一起学Java(17)-[测试篇]教你认识Java单元测试框架JUnit，JUnit5和JUnit4区别详解

在上一篇文章中(《一起学Java(16)-[测试篇]教你知道什么是单元测试，单元测试的特点以及Java主要的单元测试框架》)，我们介绍了什么是单元测试，单元测试的特点以及Java主要的单元测试框架。其中提到，JUnit是Java世界中最广泛使用且最具影响力的单元测试框架。本文将重点介绍JUnit框架，特别是其最新版本JUnit 5的特性，以及与JUnit 4的主要区别。

通过本文，你将了解到：

• JUnit框架的发展历程和重要版本
• JUnit 5的架构设计和核心组件
• JUnit 5相比JUnit 4的主要改进和新特性

一、JUnit 框架的发展历程和重要版本

JUnit 是一个专为 Java 语言设计的测试自动化框架，广泛用于单元测试。它的历史可以追溯到1998年，由 Kent Beck 和 Erich Gamma 开发，旨在提供一个简单易用的框架来测试代码的每个单元。这一框架的出现标志着 Java 开发者开始重视单元测试的重要性，并推动了软件开发方法论的变革。

JUnit 3

• 发布年份：1998年
• 特点：JUnit 3 引入了基本的测试结构，测试方法需要继承自 junit.framework.TestCase，并且测试方法必须以“test”开头。这个版本奠定了JUnit作为单元测试框架的基础。

JUnit 4

• 发布年份：2006年
• 特点：
  • 引入了注解（如 @Test, @Before, @After 等），使得测试代码更加简洁和易读。
  • 支持参数化测试，允许同一测试方法使用不同参数运行。
  • 提供了更好的异常处理和更灵活的测试组织方式。

尽管 JUnit 4 在发布后获得了广泛应用，但由于缺乏对新兴开发模式（如函数式编程）的支持，以及其非模块化的设计，逐渐显露出局限性。

JUnit 5

• 发布年份：2017年
• 特点：
  • 模块化设计：JUnit 5 分为三个主要组件：JUnit Platform、JUnit Jupiter 和 JUnit Vintage。
    • JUnit Platform：提供运行测试的基础设施，支持多种测试引擎。
    • JUnit Jupiter：是 JUnit 5 的核心，包含新的编程模型和扩展模型，支持 Lambda 表达式和函数式编程。
    • JUnit Vintage：确保与 JUnit 3 和 JUnit 4 的兼容性，使旧版测试能够在新平台上运行。
  • 引入了新的生命周期注解，如 @BeforeAll, @BeforeEach, @AfterEach, @AfterAll，使得测试管理更加灵活。
  • 截止本文编写时（2024年10月28日）最新版本为5.11.3

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二、JUnit 5 的核心架构设计理念和核心组件

JUnit 5 是对 JUnit 4 的一次彻底重构和扩展，设计上更灵活和模块化，支持多种测试场景，适用于现代 Java 开发。下面详细介绍 JUnit 5 的架构设计理念和核心组件。

（一）核心设计理念

1. 模块化与灵活性

• JUnit 5 不再是一个单一的框架，而是由多个模块组成，每个模块负责不同的功能。
• 模块化的架构使得测试平台可以支持不止 JUnit 5，还兼容其他测试框架。

2. 向后兼容性

• 为了方便开发者从 JUnit 4 或 JUnit 3 迁移到 JUnit 5，JUnit 提供了 JUnit Vintage 模块来运行旧版本的测试。

3. 可扩展性

• 提供了灵活的扩展机制，允许开发者通过 Extension API 创建自定义扩展，并与其他框架（如 Spring）深度集成。

4. 支持现代 Java 特性

• 利用 Java 8+ 的特性，如 lambda 表达式、Stream API，让代码更简洁优雅。
• 支持参数化测试、动态测试，以及新的断言机制。

(二) JUnit 5的核心组件

前面已经提到过，JUnit 5 分为 三个主要模块：JUnit Platform、JUnit Jupiter 和 JUnit Vintage。下面详细介绍每个组件的功能及作用。

1. JUnit Platform（测试平台）

JUnit Platform 是 JUnit 5 的基础层，为运行各种测试框架（包括 JUnit Jupiter 和 JUnit Vintage）提供支持。

• 定义了一个 公共的运行接口，支持多种测试框架。
• IDE 和构建工具（如 Maven、Gradle） 通过 JUnit Platform 执行测试。
• 提供了一个通用的 测试发现和执行引擎。

2. JUnit Jupiter（JUnit 5 的核心 API 和实现）

JUnit Jupiter 是 JUnit 5 的核心模块，定义了测试用例和测试生命周期的 API，实现了 JUnit 5 的新特性。

JUnit Jupiter 提供的核心注解

注解	说明
@Test	标记测试方法。
@BeforeEach	每个测试前运行的初始化方法。
@AfterEach	每个测试后运行的清理方法。
@BeforeAll	在所有测试之前执行（静态方法）。
@AfterAll	在所有测试之后执行（静态方法）。
@DisplayName	为测试方法或类设置展示名称。
@Disabled	禁用测试方法或测试类。
@ParameterizedTest	参数化测试的标记注解。

JUnit Jupiter 的断言与异常处理

• 断言：提供丰富的断言 API，如 assertAll() 和 assertThrows()。
• 异常处理：通过 assertThrows() 检查代码是否抛出预期的异常。

3. JUnit Vintage（旧版本兼容模块）

JUnit Vintage 模块允许在 JUnit 5 平台上运行 JUnit 3 和 JUnit 4 的测试用例。这确保了老项目可以逐步迁移到 JUnit 5，而不影响现有测试代码的运行。

• 支持老项目在迁移到 JUnit 5 期间的测试兼容性。
• 使用 JUnit Platform 运行旧版本测试，避免一次性重写所有测试代码。

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三、JUnit 5 相比 JUnit 4 的主要改进和新特性

1. 新的注解体系

• JUnit 5 引入了新的注解，替代了 JUnit 4 的部分注解：
  • @BeforeEach 代替 @Before
  • @AfterEach 代替 @After
  • @BeforeAll 代替 @BeforeClass
  • @AfterAll 代替 @AfterClass

2. 参数化测试

• JUnit 5 支持更灵活的参数化测试，可以从多种来源（如方法、CSV 文件）提供参数。

import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;
import org.junit.jupiter.params.provider.ValueSource;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;

public class ParameterizedTestExample {

    @ParameterizedTest
    @ValueSource(ints = {1, 2, 3, 5, 8})
    void testPositiveNumbers(int number) {
        assertTrue(number > 0);
    }
}

3. 新的断言和异常处理

• JUnit 5 支持 lambda 表达式进行断言，更简洁。
• 使用 assertThrows() 检查异常。

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertThrows;

public class ExceptionTest {

    @Test
    void testDivisionByZero() {
        assertThrows(ArithmeticException.class, () -> {
            int result = 1 / 0;
        });
    }
}

4. 更强的扩展机制

• 通过 @ExtendWith 注解，JUnit 5 提供了灵活的扩展机制，方便与 Spring 等框架结合使用。

import org.junit.jupiter.api.extension.ExtendWith;

@ExtendWith(CustomExtension.class)
public class ExtendedTest {
    // 测试逻辑
}

5. 支持动态测试

• JUnit 5 支持动态生成测试用例，通过 @TestFactory 注解定义。

import org.junit.jupiter.api.DynamicTest;
import org.junit.jupiter.api.TestFactory;

import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;

public class DynamicTestExample {

    @TestFactory
    Collection<DynamicTest> dynamicTests() {
        return Arrays.asList(
            DynamicTest.dynamicTest("test1", () -> assertTrue(2 > 1)),
            DynamicTest.dynamicTest("test2", () -> assertTrue(3 > 2))
        );
    }
}

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后记

在上述概念了解的基础上，后续，我们将进一步研究介绍如何在项目配置和使用JUnit5单元测试框架。

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所有代码已上传至：https://github.com/lihongzheshuai/java-all-in-one