21、轻松测试：RSpec在Ruby和Rails中的应用

轻松测试：RSpec在Ruby和Rails中的应用

1. 软件测试的重要性

对于软件开发人员而言，编写代码固然令人兴奋，但专业的软件开发人员还需要掌握其他技能，比如测试。在编写企业级软件时，这一点尤为重要，因为许多大公司都有严格的质量和文档标准。

大多数Ruby开发者会使用Test::Unit，因为它是每个Ruby发行版的一部分，并且能与Rails很好地配合使用。它无疑是最便捷的单元测试框架之一，但单元测试并非确保软件按预期运行的唯一方式。现在，行为驱动开发（BDD）崭露头角，接下来我们将详细了解如何在Ruby和Rails应用中使用RSpec进行BDD测试。

2. 行为驱动开发（BDD）与RSpec

2.1 安装RSpec

如果你不想在Rails应用中使用RSpec，只需安装rspec gem：

$ gem install rspec

2.2 BDD与传统单元测试的区别

BDD与传统的单元测试有相似之处，但使用了完全不同的词汇。它不关注技术细节，而是聚焦于软件的目的，这使得将规范转化为用户故事和测试用例变得更加容易，同时也让技术人员和业务人员能够使用相同的语言交流。

2.3 示例代码

我们通过两个小类来演示：

# stock.rb
Product = Struct.new(:name)
class Stock
  attr_reader :products

  def initialize
    @products = []
  end

  def empty?
    @products.empty?
  end

  def add_product(product)
    raise ArgumentError if product.nil? or product.name.nil?
    @products << product
  end

  def products_by_name(name)
    @products.select { |p| p.name == name }
  end

  def count
    @products.size
  end
end

这里， Product 类代表一个仅通过名称标识的产品， Stock 类实现了一个包含多个产品的库存。我们可以检查库存是否为空、向库存中添加新产品，以及按名称查找产品。

2.4 传统单元测试示例

# unit_test_stock.rb
require 'test/unit'
require 'stock'

class StockTest < Test::Unit::TestCase
  def setup
    @stock = Stock.new
  end

  def test_new_stock_is_empty
    assert @stock.empty?
  end

  def test_empty_stock_should_not_contain_a_product_having_a_name
    assert_equal 0, @stock.products_by_name('foo').size
  end
end

运行上述单元测试，结果如下：

mschmidt> ruby unit_test_stock.rb
Loaded suite unit_test_stock
Started
..
Finished in 0.000513 seconds.
2 tests, 2 assertions, 0 failures, 0 errors

从技术角度看，这是一种不错的测试方式，但从心理层面讲，它读起来更像测试规范，而不是 Stock 类行为的规范。而且，测试用例的名称由于前缀的存在显得有些生硬，并且你需要了解 Test::Unit 才能明白 setup() 方法的作用。

2.5 使用RSpec的测试示例

# stock_simple_spec.rb
describe Stock, '(newly created)' do
  before(:each) do
    @stock = Stock.new
  end

  it { @stock.should be_empty }

  it 'should not contain products having a certain name' do
    @stock.should have(0).products_by_name('foo')
  end
end

运行这个RSpec测试：

mschmidt> spec stock_simple_spec.rb --format specdoc
Stock (newly created)
- should be empty
- should not contain products having a certain name
Finished in 0.008053 seconds
2 examples, 0 failures

RSpec的测试代码读起来更加自然，它以 describe() 声明开始，指定要测试的类及其测试环境。 before() 方法用于在每个测试之前执行代码块， it() 方法用于指定测试用例。

在测试代码中，RSpec为每个对象添加了 should() 和 should_not() 方法。对于返回布尔值的谓词方法，我们可以在其名称前加上 be_ 前缀并传递给 should() 。例如， @stock.should be_empty 确保 Stock 对象的 empty?() 方法返回 true 。另外， have() 方法用于检查集合中元素的数量，提高了代码的可读性。

3. RSpec的更多特性

我们可以更详细地指定 Stock 类的行为，提取出在多个场景中都需要的行为，即共享示例（shared examples）：

# stock_spec.rb
shared_examples_for 'non-empty stock' do
  it { @stock.should_not be_empty }
  it { @stock.should have_at_least(1).products }
end

describe Stock do
  before(:each) do
    @stock = Stock.new
  end

  it 'should not accept empty products' do
    lambda { @stock.add_product(nil) }.should raise_error(ArgumentError)
  end

  describe '(empty)' do
    it { @stock.should be_empty }
    it 'should not contain products having a certain name' do
      @stock.should have(0).products_by_name('foo')
    end
    it 'should add a product' do
      lambda {
        @stock.add_product Product.new('foo')
      }.should change(@stock, :count).by(1)
    end
  end

  describe 'with a single foo product' do
    before(:each) do
      @stock.add_product Product.new('foo')
    end

    it_should_behave_like 'non-empty stock'

    it 'should find a product named "foo"' do
      @stock.should have(1).products
      @stock.should have(1).products_by_name('foo')
      @stock.products.first.name.should be_eql('foo')
    end
  end
end

在这个规范中，我们可以看到 describe() 块可以嵌套使用。在第7行，我们使用 lambda() 方法将可能抛出异常的方法转换为 Proc 对象，以确保该方法会抛出指定的异常。第20行的 change() 方法用于检查某个对象的属性是否发生了指定的变化。第29行，我们使用 it_should_behave_like() 方法引入共享示例，遵循了DRY（Don’t Repeat Yourself）原则。最后， be_eql() 方法用于检查两个对象的值是否相等。

运行这个规范：

mschmidt> spec stock_spec.rb --format specdoc
Stock
- should not accept empty products
Stock (empty)
- should be empty
- should not contain products having a certain name
- should add a product
Stock with a single foo product
- should not be empty
- should have at least 1 products
- should find a product named "foo"
Finished in 0.096581 seconds
7 examples, 0 failures

4. RSpec与Rails的集成

4.1 安装和配置

如果你已经使用RSpec测试常规应用代码一段时间，现在想在Rails应用中使用它，可以按照以下步骤操作：
1. 安装 rspec 模块和 rspec_on_rails 插件：

$ script/plugin install git://github.com/dchelimsky/rspec.git
$ script/plugin install git://github.com/dchelimsky/rspec-rails.git

2. 生成RSpec所需的所有文件及其文档：

$ script/generate rspec
$ rake doc:plugins

文档可以在 doc/plugins/rspec_on_rails/index.html 中找到。

4.2 测试Rails组件

我们以一个 Product 模型为例，其数据库迁移文件如下：

# 20080708191641_create_products.rb
create_table :products do |t|
  t.string :name
  t.timestamps
end

模型类：

# product.rb
class Product < ActiveRecord::Base
  validates_presence_of :name
end

在Rails中，基于 Test::Unit 框架的自动测试支持非常出色，所有测试文件都存放在 test 目录及其子目录中。而 rspec-rails 类似，但期望所有文件都在 spec 目录中，模型测试文件放在 models 子目录，控制器测试文件放在 controllers 子目录等。

以下是 Product 模型的最小规范：

# product_spec.rb
require File.dirname(__FILE__) + '/../spec_helper'
describe Product do
  it 'should not accept empty names' do
    product = Product.new
    product.should have(1).errors_on(:name)
  end
end

rspec-rails 框架会安装很多rake任务，其中 spec 任务用于运行 spec 目录中的所有规范：

mschmidt> rake spec
.
Finished in 0.226938 seconds
1 example, 0 failures

如果你只想运行特定的规范，可以使用 rake spec:models 测试模型， rake spec:controllers 测试控制器等。要更改输出格式，需要编辑 spec/spec.opts 文件并调整格式选项。使用 spec:doc 任务可以打印所有规范而不运行测试：

mschmidt> rake spec:doc
Product
- should not accept empty names

4.3 测试控制器

我们创建一个 ProductsController 并编写一个规范来确保 show() 动作正常工作。首先，使用 rspec_controller 生成器创建控制器及其规范存根：

mschmidt> script/generate rspec_controller Products

添加一个最小的 show() 动作后，控制器代码如下：

# products_controller.rb
class ProductsController < ApplicationController
  def show
    @product = Product.find(params[:id])
  end
end

对应的规范：

# products_controller_spec.rb
require File.dirname(__FILE__) + '/../spec_helper'
describe ProductsController do
  before(:each) do
    Product.create(:id => 1, :name => 'Ruby Book')
  end

  it 'should show single product' do
    get :show, :id => 1
    response.should be_success
    assigns[:product].should == Product.find(1)
  end
end

这个规范看起来和其他RSpec规范类似，没有太多新特性。在每个测试用例之前，我们创建一个新的 Product 实例，然后发送一个GET请求到 show() 动作，检查请求是否成功以及是否正确分配了产品到控制器变量 @product 。

通过以上示例，我们可以看到RSpec能够很好地集成到Rails应用中，使测试更加方便和直观。

总结

虽然如果你已经为当前应用编写了大量单元测试，没有必要急于将它们迁移到RSpec，但在未来的项目中，不妨给BDD一个机会。RSpec不仅有强大的规范功能，还有描述和执行用户故事的框架以及出色的模拟对象库。一开始，从测试思维转变为规范思维可能会有些困难，但一旦习惯，它会让你的测试更加富有表现力、可读性和趣味性。

轻松测试：RSpec在Ruby和Rails中的应用

5. 测试操作的总结与对比

为了更清晰地展示不同测试方式的差异，我们将传统单元测试和RSpec测试的关键操作进行对比，如下表所示：
| 测试方式 | 初始化操作 | 测试用例定义 | 断言方法 | 代码可读性 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 传统单元测试（Test::Unit） | 使用 setup() 方法 | 以 test_ 为前缀的方法 | assert 、 assert_equal 等 | 较生硬，像测试规范 |
| RSpec测试 | 使用 before(:each) 方法 | it() 方法 | should() 、 should_not() 等 | 更自然，像行为规范 |

同时，我们可以用mermaid流程图来展示RSpec测试的基本流程：

graph LR
    A[开始] --> B[定义describe块]
    B --> C[使用before(:each)初始化]
    C --> D[定义it()测试用例]
    D --> E{测试是否通过}
    E -- 是 --> F[测试结束]
    E -- 否 --> G[输出错误信息]
    G --> F

6. RSpec的优势分析

• 可读性强 ：RSpec使用自然语言描述测试用例，使得代码更易于理解，无论是技术人员还是业务人员都能轻松读懂。例如， it 'should not contain products having a certain name' 清晰地表达了测试的目的。
• 行为驱动 ：BDD的理念让测试更关注软件的行为和目的，而不是技术细节。这有助于将需求转化为测试用例，提高软件的质量和可维护性。
• 共享示例 ：通过 shared_examples_for 定义共享示例，可以避免代码重复，遵循DRY原则，提高测试代码的复用性。
• 集成方便 ： rspec-rails 能够很好地集成到Rails应用中，为Rails组件（如模型、控制器）提供了便捷的测试方式。

7. 实际应用中的注意事项

在实际使用RSpec进行测试时，还需要注意以下几点：
1. 环境配置 ：确保 rspec 和 rspec-rails 正确安装和配置，特别是在不同的项目环境中，可能需要根据实际情况调整安装步骤。
2. 测试数据管理 ：在测试过程中，要注意测试数据的初始化和清理，避免数据污染影响测试结果。可以使用fixtures或工厂模式来管理测试数据。
3. 异常处理 ：在测试可能抛出异常的方法时，要使用正确的方式捕获和验证异常，如使用 lambda() 方法将方法转换为 Proc 对象。
4. 性能优化 ：当测试用例较多时，可能会影响测试的执行效率。可以通过合理分组测试用例、使用并行测试等方式来优化性能。

8. 总结与展望

通过以上内容，我们详细介绍了RSpec在Ruby和Rails应用中的使用方法，包括基本的测试语法、共享示例的使用以及与Rails的集成。RSpec以其强大的功能和良好的可读性，为软件开发人员提供了一种优秀的测试解决方案。

在未来的软件开发中，随着项目规模的不断增大和复杂度的提高，测试的重要性将愈发凸显。RSpec的行为驱动开发理念将有助于团队成员更好地理解软件的需求和行为，提高软件的质量和开发效率。同时，我们也可以期待RSpec在更多的领域和框架中得到应用，为软件开发带来更多的便利和创新。

总之，无论是新手还是有经验的开发者，都值得尝试使用RSpec来提升自己的测试技能和软件质量。希望本文能为你在使用RSpec进行测试时提供一些帮助和指导。