JUnit 4.13.2 单元测试框架全面指南

一、JUnit 4 简介

JUnit 4 是 Java 社区最广泛使用的单元测试框架之一，4.13.2 版本是 JUnit 4 系列的最终版本。它通过注解和断言机制简化了单元测试的编写，成为 Java 开发中测试驱动开发(TDD)的基础工具。

二、核心组件架构

1. 核心类和接口

类/接口	功能描述
org.junit.Assert	提供各种断言方法，用于测试验证
org.junit.Test	标记方法为测试方法
org.junit.Before	在每个测试方法前执行
org.junit.After	在每个测试方法后执行
org.junit.BeforeClass	在所有测试方法前执行（必须是静态方法）
org.junit.AfterClass	在所有测试方法后执行（必须是静态方法）
org.junit.Ignore	忽略指定的测试方法
org.junit.runner.RunWith	指定自定义测试运行器
org.junit.rules.TestRule	测试规则接口，允许灵活调整测试行为

三、注解详解与应用

1. 基础注解

@Test

@Test
public void standardTest() {
    // 普通测试用例
}

@Test(expected = NullPointerException.class)
public void exceptionTest() {
    String str = null;
    str.length(); // 预期抛出NullPointerException
}

@Test(timeout = 100)
public void performanceTest() {
    // 必须在100毫秒内完成
}

生命周期注解

@BeforeClass
public static void initClass() { /* 类初始化 */ }

@AfterClass
public static void cleanupClass() { /* 类清理 */ }

@Before
public void initTest() { /* 测试方法前执行 */ }

@After
public void cleanupTest() { /* 测试方法后执行 */ }

2. 进阶注解

@Ignore

@Ignore("待修复BUG-1234")
@Test
public void brokenTest() {
    // 暂时跳过的测试
}

@RunWith

@RunWith(Parameterized.class)
public class AdvancedTest {
    // 参数化测试实现
}

四、断言方法大全

基本断言

assertEquals("预期值", actual);
assertTrue(condition);
assertFalse(condition);
assertNull(object);
assertNotNull(object);

高级断言

assertSame(expectedObject, actualObject); // 对象引用相同
assertNotSame(unexpected, actual);
assertArrayEquals(expectedArray, actualArray);
fail("强制失败"); 

自定义错误消息

assertEquals("用户ID不匹配", expectedUserId, actualUserId);

五、测试规则(Rules)实战

1. TemporaryFolder

@Rule
public TemporaryFolder folder = new TemporaryFolder();

@Test
public void testFileOperations() throws IOException {
    File file = folder.newFile("test.txt");
    // 文件操作测试
}

2. ExpectedException

@Rule
public ExpectedException exception = ExpectedException.none();

@Test
public void testException() {
    exception.expect(IllegalArgumentException.class);
    exception.expectMessage("无效参数");
    // 触发异常的代码
}

六、参数化测试模式

@RunWith(Parameterized.class)
public class FibonacciTest {
    @Parameters
    public static Collection<Object[]> data() {
        return Arrays.asList(new Object[][] {
            {0, 0}, {1, 1}, {2, 1}, {3, 2}, {4, 3}
        });
    }
    
    private int input;
    private int expected;
    
    public FibonacciTest(int input, int expected) {
        this.input = input;
        this.expected = expected;
    }
    
    @Test
    public void test() {
        assertEquals(expected, Fibonacci.compute(input));
    }
}

七、测试套件组织

@RunWith(Suite.class)
@Suite.SuiteClasses({
    ServiceLayerTest.class,
    DAOLayerTest.class,
    UtilityTest.class
})
public class AllTestsSuite {
    // 空类，仅作为套件容器
}

八、最佳实践示例

测试Calculator类

public class CalculatorTest {
    private Calculator calc;
    
    @Before
    public void setUp() {
        calc = new Calculator();
    }
    
    @Test
    public void add_TwoNumbers_ReturnsSum() {
        assertEquals(5, calc.add(2, 3));
    }
    
    @Test(expected = ArithmeticException.class)
    public void divide_ByZero_ThrowsException() {
        calc.divide(1, 0);
    }
    
    @Test(timeout = 50)
    public void factorial_PerformanceTest() {
        calc.factorial(20);
    }
}

九、JUnit 4 生命周期

1. 执行 @BeforeClass 方法（仅一次）

2. 对于每个测试方法：

   • 创建测试类实例

   • 执行 @Before 方法

   • 执行当前 @Test 方法

   • 执行 @After 方法

3. 执行 @AfterClass 方法（仅一次）

十、常见问题解决方案

1. 测试顺序问题：JUnit 4 不保证测试方法的执行顺序，应确保测试独立性

2. 静态字段共享：使用 @BeforeClass 初始化共享资源

3. 异常测试：优先使用 expected 属性而非 try-catch

4. 耗时测试：合理设置 timeout 值，避免测试套件执行过慢

结语

JUnit 4.13.2 虽然已被 JUnit 5 取代，但在众多遗留项目中仍广泛使用。掌握其核心功能对于维护现有项目和编写高质量单元测试至关重要。建议新项目优先考虑 JUnit 5，但对于维护现有测试代码，深入理解 JUnit 4 的特性仍然十分必要。