13、三层 Spring 应用、测试与 AOP 详解

三层 Spring 应用、测试与 AOP 详解

1. 三层 Spring 应用代码示例

在开发三层 Spring 应用时，我们会涉及到控制器、服务层和数据访问层等不同层次的代码编写。以下是一个控制器类的部分代码示例：

public void initBinder(WebDataBinder binder) throws Exception {
    binder.registerCustomEditor(String.class,
            new StringTrimmerEditor(false));
}
@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)
public String setupForm(
        @RequestParam(required = false, value = "id") Integer id,
        ModelMap model) {
    model.addAttribute(Constants.FRUIT, id == null ? new FruitMap()
            : fruitRepository.getFruitType(id));
    return "role/form";
}
@Autowired @Qualifier("fruitRepository")
private FruitTypeRepository fruitRepository;
@Autowired @Qualifier("fruitValidator")
FruitValidator validator;

这段代码主要实现了以下功能：
- initBinder 方法：注册了一个自定义的字符串编辑器，用于去除字符串前后的空格。
- setupForm 方法：处理 GET 请求，根据传入的 id 参数从 fruitRepository 中获取水果类型，并将其添加到模型中，最后返回视图名称。
- fruitRepository 和 fruitValidator ：通过 @Autowired 注解进行依赖注入。

2. 测试框架与测试分类

2.1 测试框架选择

我们使用 JUnit 4.5 作为测试框架，并结合注解来编写测试用例。同时，为了在测试前后准备和清理数据库，我们使用了 DbUnit。JUnit 的官方网站是 http://www.junit.org，DbUnit 的官方网站是 http://dbunit.sourceforge.net。

2.2 测试分类

主要有以下三种测试类型：
- 单元测试 ：针对单个类或方法进行测试，确保其功能的正确性。
- 集成测试 ：测试对象在运行时的条件下，如数据库连接、与其他对象的交互等。
- 综合测试套件 ：将所有测试用例组合在一起运行。

2.3 测试主类 AllTests

package it.freshfruits;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DbUnit;
import it.freshfruits.domain.entity.CustomerUnitTest;
import it.freshfruits.domain.entity.FruitTypeUnitTest;
import it.freshfruits.domain.entity.OrderUnitTest;
import it.freshfruits.domain.factory.CustomerFactoryTest;
import it.freshfruits.domain.repository.CustomerRepositoryTest;
import it.freshfruits.domain.repository.OrderRepositoryTest;
import it.freshfruits.domain.service.SupplyServiceTest;
import it.freshfruits.domain.vo.AddressUnitTest;
import it.freshfruits.domain.vo.ContactInformationUnitTest;
import it.freshfruits.domain.vo.OrderItemUnitTest;
import it.freshfruits.ui.CustomerControllerTest;
import it.freshfruits.ui.FruitControllerTest;
import it.freshfruits.utils.ValidationUtilsTest;
import org.junit.AfterClass;
import org.junit.BeforeClass;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.junit.runners.Suite;
import org.junit.runners.Suite.SuiteClasses;
@RunWith(Suite.class)
@SuiteClasses( { AddressUnitTest.class, ContactInformationUnitTest.class,
        CustomerUnitTest.class, FruitTypeUnitTest.class,
        ValidationUtilsTest.class, OrderUnitTest.class,
        OrderItemUnitTest.class, CustomerRepositoryTest.class,
        OrderRepositoryTest.class, CustomerFactoryTest.class,
        CustomerControllerTest.class, FruitControllerTest.class,
        SupplyServiceTest.class })
public class AllTests {
    @BeforeClass
    public static void setUp() throws Exception {
        SpringFactory.setUpXmlWebApplicationContext();
    }
    @AfterClass
    public static void tearDown() throws Exception {
        DbUnit.closeConnection();
        SpringFactory.destroyXmlWebApplicationContext();
    }
}

AllTests 类作为测试套件的主类，使用 @RunWith(Suite.class) 注解标记，通过 @SuiteClasses 注解指定要运行的测试类。 @BeforeClass 方法在所有测试用例执行前初始化 Spring 应用上下文， @AfterClass 方法在所有测试用例执行后关闭数据库连接并销毁应用上下文。

3. 领域类的单元测试

3.1 AddressUnitTest

package it.freshfruits.domain.vo;
import static org.junit.Assert.assertEquals;
import it.freshfruits.domain.vo.Address;
import it.freshfruits.domain.vo.AddressImpl;
import org.junit.Test;
public class AddressUnitTest {
    @Test
    public void testConstructorCorrect() {
        Address address = new AddressImpl.Builder("Viale Europa", 
"Cagliari",
                "Italy").build();
        assertEquals(address.getCity(), "Cagliari");
        assertEquals(address.getState(), "Italy");
        assertEquals(address.getStreet(), "Viale Europa");
    }
    @Test(expected = IllegalArgumentException.class)
    public void testNullStreet() {
        new AddressImpl.Builder(null, "Cagliari", "Italy").build();
    }
    @Test(expected = IllegalArgumentException.class)
    public void testNullCity() {
        new AddressImpl.Builder("Viale Europa", null, "Italy").build();
    }
    @Test(expected = IllegalArgumentException.class)
    public void testNullState() {
        new AddressImpl.Builder("Viale Europa", "Cagliari", null).
build();
    }
}

AddressUnitTest 类用于测试 Address 值对象的构造函数的正确性。通过 @Test 注解标记测试方法，使用 assertEquals 方法进行断言。对于可能抛出异常的情况，使用 @Test(expected = IllegalArgumentException.class) 注解进行验证。

3.2 其他领域类的单元测试

类似地，还有 ContactInformationUnitTest 、 OrderItemUnitTest 、 FruitTypeUnitTest 、 CustomerUnitTest 和 OrderUnitTest 等类，分别对不同的领域类进行单元测试。以下是部分测试方法的示例：

// ContactInformationUnitTest
@Test
public void testConstructorCorrect() {
    ContactInformation contact = new ContactInformationImpl.Builder(
            "+39070123456", "3391234567", "", "foo[at]yahoo[dot]it")
            .build();
    assertEquals(contact.getEmail(), "foo[at]yahoo[dot]it");
    assertEquals(contact.getFaxNumber(), "");
    assertEquals(contact.getMobilePhoneNumber(), "3391234567");
    assertEquals(contact.getPhoneNumber(), "+39070123456");
}

// OrderItemUnitTest
@Test
public void testConstructorCorrect() {
    FruitType fruit = new FruitTypeImpl.Builder("orange", new 
Integer(2),
            new BigDecimal("0.20")).build();
    OrderItem item = new OrderItemImpl.Builder(fruit, 20, "1").
build();
    assertEquals(item.getFruitType(), fruit);
    assertEquals(item.getAmountItem().toString(), "4.00");
    assertEquals(item.getQuantity(), new Integer(20));
}

3.3 单元测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化测试对象]
    B --> C[执行测试方法]
    C --> D{是否抛出预期异常}
    D -- 是 --> E[测试通过]
    D -- 否 --> F{断言是否通过}
    F -- 是 --> E
    F -- 否 --> G[测试失败]
    E --> H[结束测试]
    G --> H

4. 控制器的单元测试

4.1 CustomerControllerTest

package it.freshfruits.ui;
import static org.junit.Assert.assertEquals;
import static org.junit.Assert.assertTrue;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBCustomer;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBOrder;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBOrderItems;
import it.freshfruits.domain.entity.Customer;
import it.freshfruits.domain.entity.CustomerImpl;
import it.freshfruits.domain.entity.FruitType;
import it.freshfruits.domain.entity.FruitTypeImpl;
import it.freshfruits.domain.vo.OrderItemImpl;
import it.freshfruits.util.Constants;
import java.math.BigDecimal;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.mock.web.MockHttpServletRequest;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
public class CustomerControllerTest {
    private CustomerController customerController;
    private Customer customer;
    private FruitType fruit;
    @Before
    public void setup() {
        customerController = new CustomerController();
    }
    @After
    public void tearDown() {
        customerController = null;
        customer = null;
        fruit = null;
    }
    @Test
    public void create() throws Exception {
        customer = new CustomerImpl.Builder("max", "26").address(
                "Viale Europa", "Cagliari", "Italy").contactInfo(
                "+39070123456", "3391234567", "", "foo[at]yahoo[dot]it")
                .build();
        MockHttpServletRequest req = new MockHttpServletRequest();
        req.setMethod("GET");
        req.setAttribute(Constants.CUSTOMER, customer);
        ModelAndView modelAndView = customerController.create(req);
        assertEquals(modelAndView.getViewName(), "customer/create");
        assertTrue(modelAndView.getModel().containsKey("result"));
    }
    // 其他测试方法...
}

CustomerControllerTest 类用于测试 CustomerController 控制器。使用 @Before 注解在每个测试方法执行前进行初始化，使用 @After 注解在每个测试方法执行后进行清理。通过 MockHttpServletRequest 模拟 HTTP 请求，调用控制器的方法并进行断言。

4.2 控制器单元测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化控制器和测试数据]
    B --> C[创建模拟 HTTP 请求]
    C --> D[调用控制器方法]
    D --> E[获取返回结果]
    E --> F{结果是否符合预期}
    F -- 是 --> G[测试通过]
    F -- 否 --> H[测试失败]
    G --> I[清理测试数据]
    H --> I
    I --> J[结束测试]

5. 集成测试

5.1 CustomerRepositoryTest

package it.freshfruits.domain.repository;
import static org.junit.Assert.assertTrue;
import static org.junit.Assert.fail;
import it.freshfruits.SpringFactory;
import it.freshfruits.application.repository.CustomerRepository;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBCustomer;
import it.freshfruits.domain.entity.Customer;
import it.freshfruits.domain.entity.CustomerImpl;
import it.freshfruits.domain.entity.CustomerView;
import it.freshfruits.domain.vo.Address;
import it.freshfruits.domain.vo.ContactInformation;
import it.freshfruits.util.Constants;
import java.util.List;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.dao.DataAccessException;
public class CustomerRepositoryTest {
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        ctx = SpringFactory.getXmlWebApplicationContext();
        repo = (CustomerRepository) ctx.getBean("customerRepository");
    }
    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        db.cleanDb();
        ctx = null;
        repo = null;
    }
    @Test
    public void testInsertCustomer() {
        Customer customer = new CustomerImpl.Builder("max", Constants.
ID_NEW)
                .address("Viale Europa", "Cagliari", "Italy")
                .contactInfo("+39070123456", "3391234567", "",
                        "foo[at]yahoo[dot]it").build();
        try {
            repo.insertCustomer(customer);
        } catch (DataAccessException e) {
            fail("unexpected exception");
        }
        return;
    }
    // 其他测试方法...
}

CustomerRepositoryTest 类用于测试 CustomerRepository 在数据库中的操作。在 @Before 方法中初始化 Spring 应用上下文并获取 CustomerRepository 实例，在 @After 方法中清理数据库。通过 @Test 注解标记不同的测试方法，对插入、查询、更新和删除等操作进行测试。

5.2 OrderRepositoryTest

package it.freshfruits.domain.repository;
import static org.junit.Assert.*;
import it.freshfruits.SpringFactory;
import it.freshfruits.application.repository.OrderRepository;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBCustomer;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBFruitType;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBOrder;
import it.freshfruits.conf.dbunit.DBOrderItems;
import it.freshfruits.domain.entity.Order;
import it.freshfruits.domain.entity.OrderImpl;
import it.freshfruits.domain.vo.OrderItem;
import it.freshfruits.util.Constants;
import it.freshfruits.util.DateTimeUtils;
import java.math.BigDecimal;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
public class OrderRepositoryTest {
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        ctx = SpringFactory.getXmlWebApplicationContext();
        repo = (OrderRepository) ctx.getBean("orderRepository");
    }
    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        ctx = null;
        repo = null;
    }
    @Test
    public void testInsertOrder() {
        DBCustomer dbCustomer = new DBCustomer();
        DBOrder dbOrders = new DBOrder();
        dbCustomer.prepareDb();
        Order order = new OrderImpl.Builder(Constants.ID_NEW, 
DateTimeUtils
                .getDateNowToNextDays(2).toDate(), "26").amount(
                new BigDecimal("5000")).build();
        try {
            String id = repo.insertOrder(order);
            Order retrieve = repo.getOrder(id, "26");
            assertNotNull(retrieve);
        } catch (Exception e) {
            fail("exception unexpected");
        }
        dbOrders.cleanDb();
        dbCustomer.cleanDb();
    }
    // 其他测试方法...
}

OrderRepositoryTest 类用于测试 OrderRepository 在数据库中的操作，与 CustomerRepositoryTest 类似，也是在测试前后进行数据库的准备和清理工作。

5.3 集成测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化 Spring 应用上下文]
    B --> C[准备数据库数据]
    C --> D[执行测试操作]
    D --> E{操作是否成功}
    E -- 是 --> F[验证结果]
    E -- 否 --> G[测试失败]
    F --> H{结果是否符合预期}
    H -- 是 --> I[测试通过]
    H -- 否 --> G
    I --> J[清理数据库数据]
    G --> J
    J --> K[销毁 Spring 应用上下文]
    K --> L[结束测试]

6. 运行集成测试的注意事项

为了使领域类的注入正常工作，进行集成测试时需要使用 Spring 提供的 Load Time Weaver 的 JAR 文件。在 Spring 发行版的 dist/weaving 文件夹中有三个 JAR 文件：
- spring-agent.jar
- spring-aspects.jar
- spring-tomcat-weaver.jar

运行测试时，需要使用 spring-agent.jar 并向虚拟机传递以下参数：

-javaagent:<path to jar>/spring-agent.jar

可以通过 Eclipse 的配置窗口设置该参数来运行 JUnit 测试。在 Linux 系统上，也可以通过相应的命令行参数进行设置。

综上所述，通过单元测试和集成测试可以确保三层 Spring 应用的正确性和稳定性。单元测试关注单个类或方法的功能，集成测试关注对象在运行时的交互和数据库操作。合理使用测试框架和工具，严格按照测试流程进行测试，可以提高代码的质量和可维护性。

7. 测试框架与工具总结

7.1 测试框架

框架名称	作用	官方网站
JUnit 4.5	用于编写和运行单元测试，通过注解标记测试方法	http://www.junit.org
DbUnit	用于在测试前后准备和清理数据库，确保测试环境的一致性	http://dbunit.sourceforge.net

7.2 测试工具

在进行集成测试时，使用 Spring 提供的 Load Time Weaver 的 JAR 文件：
- spring-agent.jar ：用于实现类的加载时织入，确保领域类的注入正常工作。
- spring-aspects.jar ：包含 Spring AOP 的切面实现。
- spring-tomcat-weaver.jar ：用于在 Tomcat 服务器中进行织入。

运行集成测试时，需要向虚拟机传递 -javaagent:<path to jar>/spring-agent.jar 参数，可以通过 Eclipse 配置窗口或 Linux 命令行进行设置。

8. 测试代码示例总结

8.1 单元测试代码示例

以下是部分单元测试代码的总结：

// AddressUnitTest
@Test
public void testConstructorCorrect() {
    Address address = new AddressImpl.Builder("Viale Europa", "Cagliari", "Italy").build();
    assertEquals(address.getCity(), "Cagliari");
    assertEquals(address.getState(), "Italy");
    assertEquals(address.getStreet(), "Viale Europa");
}

// ContactInformationUnitTest
@Test
public void testConstructorCorrect() {
    ContactInformation contact = new ContactInformationImpl.Builder("+39070123456", "3391234567", "", "foo[at]yahoo[dot]it").build();
    assertEquals(contact.getEmail(), "foo[at]yahoo[dot]it");
    assertEquals(contact.getFaxNumber(), "");
    assertEquals(contact.getMobilePhoneNumber(), "3391234567");
    assertEquals(contact.getPhoneNumber(), "+39070123456");
}

// OrderItemUnitTest
@Test
public void testConstructorCorrect() {
    FruitType fruit = new FruitTypeImpl.Builder("orange", new Integer(2), new BigDecimal("0.20")).build();
    OrderItem item = new OrderItemImpl.Builder(fruit, 20, "1").build();
    assertEquals(item.getFruitType(), fruit);
    assertEquals(item.getAmountItem().toString(), "4.00");
    assertEquals(item.getQuantity(), new Integer(20));
}

8.2 控制器单元测试代码示例

// CustomerControllerTest
@Test
public void create() throws Exception {
    customer = new CustomerImpl.Builder("max", "26").address("Viale Europa", "Cagliari", "Italy").contactInfo("+39070123456", "3391234567", "", "foo[at]yahoo[dot]it").build();
    MockHttpServletRequest req = new MockHttpServletRequest();
    req.setMethod("GET");
    req.setAttribute(Constants.CUSTOMER, customer);
    ModelAndView modelAndView = customerController.create(req);
    assertEquals(modelAndView.getViewName(), "customer/create");
    assertTrue(modelAndView.getModel().containsKey("result"));
}

8.3 集成测试代码示例

// CustomerRepositoryTest
@Test
public void testInsertCustomer() {
    Customer customer = new CustomerImpl.Builder("max", Constants.ID_NEW).address("Viale Europa", "Cagliari", "Italy").contactInfo("+39070123456", "3391234567", "", "foo[at]yahoo[dot]it").build();
    try {
        repo.insertCustomer(customer);
    } catch (DataAccessException e) {
        fail("unexpected exception");
    }
    return;
}

// OrderRepositoryTest
@Test
public void testInsertOrder() {
    DBCustomer dbCustomer = new DBCustomer();
    DBOrder dbOrders = new DBOrder();
    dbCustomer.prepareDb();
    Order order = new OrderImpl.Builder(Constants.ID_NEW, DateTimeUtils.getDateNowToNextDays(2).toDate(), "26").amount(new BigDecimal("5000")).build();
    try {
        String id = repo.insertOrder(order);
        Order retrieve = repo.getOrder(id, "26");
        assertNotNull(retrieve);
    } catch (Exception e) {
        fail("exception unexpected");
    }
    dbOrders.cleanDb();
    dbCustomer.cleanDb();
}

9. 测试流程对比

9.1 单元测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化测试对象]
    B --> C[执行测试方法]
    C --> D{是否抛出预期异常}
    D -- 是 --> E[测试通过]
    D -- 否 --> F{断言是否通过}
    F -- 是 --> E
    F -- 否 --> G[测试失败]
    E --> H[结束测试]
    G --> H

9.2 控制器单元测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化控制器和测试数据]
    B --> C[创建模拟 HTTP 请求]
    C --> D[调用控制器方法]
    D --> E[获取返回结果]
    E --> F{结果是否符合预期}
    F -- 是 --> G[测试通过]
    F -- 否 --> H[测试失败]
    G --> I[清理测试数据]
    H --> I
    I --> J[结束测试]

9.3 集成测试流程

graph LR
    A[开始] --> B[初始化 Spring 应用上下文]
    B --> C[准备数据库数据]
    C --> D[执行测试操作]
    D --> E{操作是否成功}
    E -- 是 --> F[验证结果]
    E -- 否 --> G[测试失败]
    F --> H{结果是否符合预期}
    H -- 是 --> I[测试通过]
    H -- 否 --> G
    I --> J[清理数据库数据]
    G --> J
    J --> K[销毁 Spring 应用上下文]
    K --> L[结束测试]

从上述流程图可以看出，不同类型的测试流程有一定的差异。单元测试主要关注单个类或方法的功能，控制器单元测试需要模拟 HTTP 请求，而集成测试则需要处理 Spring 应用上下文和数据库操作。

10. 测试的重要性及最佳实践

10.1 测试的重要性

• 保证代码质量 ：通过单元测试和集成测试，可以及时发现代码中的 bug，确保代码的正确性和稳定性。
• 提高可维护性 ：测试代码可以作为代码的文档，帮助开发人员理解代码的功能和使用方法，便于后续的维护和扩展。
• 促进团队协作 ：测试可以作为团队成员之间沟通的桥梁，确保各个模块之间的交互正常，提高团队的协作效率。

10.2 最佳实践

• 编写全面的测试用例 ：覆盖各种可能的输入和边界条件，确保代码在不同情况下都能正常工作。
• 及时更新测试代码 ：随着代码的修改和功能的增加，及时更新测试代码，保证测试的有效性。
• 自动化测试 ：使用持续集成工具（如 Jenkins）自动化运行测试，及时发现代码中的问题。
• 遵循测试流程 ：严格按照单元测试、控制器单元测试和集成测试的流程进行测试，确保测试的全面性和准确性。

11. 总结与展望

通过对三层 Spring 应用的单元测试和集成测试的介绍，我们了解了如何使用 JUnit 4.5 和 DbUnit 等工具进行测试，以及不同类型测试的流程和注意事项。合理的测试可以提高代码的质量和可维护性，确保应用在运行时的稳定性。

在未来的开发中，可以进一步探索更多的测试技术和工具，如性能测试、安全测试等，以满足不同场景下的测试需求。同时，结合敏捷开发和 DevOps 理念，将测试融入到整个开发流程中，实现快速迭代和持续交付。

总之，测试是软件开发过程中不可或缺的一部分，通过不断地学习和实践，我们可以提高测试的效率和质量，为用户提供更加稳定和可靠的应用。