24、前端自动化测试：Protractor实战指南

前端自动化测试：Protractor实战指南

1. 前端测试概述

在前端开发中，测试是确保代码质量和应用稳定性的关键环节。目前，自动化测试已经成为提高开发效率和保证软件质量的重要手段。自动化测试可以分为单元测试和集成测试等不同类型。单元测试主要针对代码的独立部分进行测试，能够快速反馈代码的正确性，而集成测试则关注各个组件之间的协同工作，确保整个应用在集成状态下的正常运行。

2. 集成测试的重要性和挑战

集成测试在整个自动化测试体系中扮演着不可或缺的角色，就像一顿美食中的盐，虽然用量不多，但却至关重要。它的主要作用包括：
- 验证UI连接 ：确保用户界面的各个元素之间的连接和交互正常。
- 确认组件连接 ：保证不同组件之间能够正确地协同工作。
- 检查客户端与服务器通信 ：验证客户端是否能够正确地与服务器的指定URL进行通信。
- 验证服务器与数据库连接 ：确保服务器与数据库之间的连接稳定且正确。

然而，集成测试也面临一些挑战。由于它需要所有部分的应用都处于运行状态，因此测试运行时间可能较长，并且测试的稳定性可能较差。为了有效地进行集成测试，需要制定合理的计划、设计和结构，并合理控制测试的使用范围。

3. 认识Protractor测试工具

Protractor是一款用于自动化浏览器用户交互的测试工具，它能够模拟用户在网页上的各种操作，如数据输入、按钮点击等，并验证网站返回的信息。Protractor基于Selenium，运行在Node.js环境中，为开发者提供了流畅的JavaScript API，方便与HTML页面的各个部分进行交互。与直接使用Selenium相比，Protractor的流畅性和便捷性为使用JavaScript的开发者带来了更好的自动化测试体验。

Protractor具有以下优点：
- 运行在Node.js环境 ：可以使用Mocha等测试框架编写UI级别的测试，与其他测试方式保持一致。
- 代理和包装Selenium WebDriver ：在拥有Selenium强大功能的基础上，提供了更流畅和富有表现力的API，使测试代码更加简洁。
- 支持直接连接浏览器 ：可以绕过Selenium直接与Chrome和Firefox浏览器进行交互，提高测试运行速度，减少测试的不稳定性。
- 对AngularJS应用的特殊支持 ：提供了专门的功能来访问不同的AngularJS指令，对于使用AngularJS的项目尤为适用。

4. 安装Protractor

以下是安装Protractor的具体步骤：
1. 切换到工作目录 ：使用 cd 命令切换到 tdjsa/usingprotractor 工作目录。
2. 安装Protractor ：在工作目录下运行 npm install 命令，安装Protractor及其依赖项。
3. 更新浏览器驱动 ：运行 npm run-script update-driver 命令，更新必要的浏览器驱动。

在安装过程中，Protractor会与 webdriver-manager 一起安装，但需要手动更新浏览器驱动。我们可以使用Protractor的直接连接功能与Chrome或Firefox浏览器进行连接，如果需要使用其他浏览器，则可以通过WebDriver进行交互。

5. 使用Protractor进行测试

为了熟悉Protractor的使用，我们将编写测试来验证Google搜索页面的功能。具体测试内容包括：
- 验证“我感觉幸运”按钮 ：验证 http://www.google.co.uk 页面是否存在“我感觉幸运”按钮。
- 提交搜索并验证结果 ：输入搜索文本并提交搜索请求，确认搜索结果包含预期的值。

5.1 配置文件设置

Protractor可以通过命令行参数或配置文件来设置各种参数，使用配置文件更加方便，避免每次运行工具时都需要处理命令行参数。当启动Protractor时，如果未指定配置文件名，它会自动查找并加载名为 protractor.conf.js 的文件。以下是一个示例配置文件的内容：

exports.config = {
    directConnect: true,
    baseUrl: 'https://www.google.co.uk',
    /*
    capabilities: {
        'browserName': ['firefox'] //default chrome
    },
    */
    framework: 'mocha',
    mochaOpts: {
        reporter: 'dot',
        timeout: 10000,
    },
    specs: ['test/integration/*.js'],
};

该配置文件的主要参数说明如下：
| 参数 | 说明 |
| ---- | ---- |
| directConnect | 指示Protractor直接与浏览器交互，而不通过WebDriver代理。设置为 true 可用于在Chrome或Firefox中运行测试。 |
| baseUrl | 测试应用的基础URL，可减少测试代码中请求路径的冗余，方便在不同端点上运行相同的测试。 |
| capabilities | 可选参数，用于指定要使用的浏览器。默认使用Chrome浏览器，如果需要使用其他浏览器，可以取消注释并修改该参数。 |
| framework | 指定使用的测试框架，这里使用Mocha。 |
| mochaOpts | Mocha的运行时选项，包括报告器和超时时间。 |
| specs | 指定测试文件的位置，可以使用通配符。 |

5.2 准备UI级测试

我们将测试代码放在 tdjsa/usingprotractor/test/integration/google-search-test.js 文件中，并添加测试套件的设置代码：

var expect = require('chai').expect;
require('chai').use(require('chai-as-promised'));
describe('Google search page tests', function() {
    beforeEach(function() {
        browser.ignoreSynchronization = true;
        browser.get('/');
    });
    afterEach(function() {
        browser.ignoreSynchronization = false;
    });
});

在上述代码中， beforeEach 函数在每个测试用例执行前执行， browser.ignoreSynchronization = true 用于告诉Protractor不要等待AngularJS完成处理，适用于测试非AngularJS网站。 browser.get('/') 发送请求到 http://www.google.co.uk/ 。 afterEach 函数在每个测试用例执行后执行，用于重置 ignoreSynchronization 标志。

由于Protractor的大多数函数是异步的，返回Promise对象，因此在编写测试时需要使用异步测试技术。在测试文件中，我们加载了Chai和chai-as-promised库，以便处理异步操作。

5.3 编写第一个测试用例

第一个测试用例用于验证Google搜索页面是否存在“我感觉幸运”按钮。代码如下：

it('home page has the Feeling Lucky button', function() {
    var inputElement = element(by.xpath('//input[@value="I\'m Feeling Lucky"]'));
    expect(inputElement.isPresent()).to.eventually.be.true;
});

该测试用例通过 by.xpath 函数查找具有特定属性值的HTML输入元素，并使用 isPresent() 方法验证元素是否存在。由于 element 函数和 isPresent() 方法返回的都是Promise对象，因此使用 chai-as-promised 的 eventually 工具来检查Promise是否解析为预期的值。

编写完测试文件后，保存文件并在工作目录下运行 npm test 命令来执行测试。Protractor会读取配置文件，启动浏览器，调用Mocha运行测试，并使用Chai和chai-as-promised验证测试结果。

5.4 测试数据提交

第二个测试用例用于验证Google搜索功能是否正常。代码如下：

it('search brings back an expected result', function() {
    var inputField = element(by.id('lst-ib'));
    inputField.sendKeys('agilelearner.com');
    inputField.sendKeys(protractor.Key.ENTER);
    var link = element(by.xpath("//a[@href='https://www.agilelearner.com/']"));
    browser.wait(function() {
        return link.isPresent();
    });
    expect(link.isDisplayed()).to.eventually.eql(true);
});

该测试用例的执行步骤如下：
1. 通过 by.id 函数获取输入文本字段的引用。
2. 使用 sendKeys 方法输入搜索文本和回车键。
3. 使用 by.xpath 函数查找具有特定 href 属性的链接元素。
4. 使用 browser.wait 方法等待链接元素出现。
5. 验证链接元素是否显示。

在这个测试用例中，需要注意的是，由于Google搜索结果的返回需要一定的时间，而测试代码的执行速度很快，因此需要使用 browser.wait 方法来等待服务器返回结果。否则，测试可能会因为在结果返回之前就进行验证而失败。

6. 总结

通过使用Protractor对Google搜索页面进行测试，我们不仅熟悉了Protractor的基本使用方法，还了解了UI级测试中可能遇到的问题和挑战。在实际开发中，我们可以将这些知识应用到自己的项目中，通过设置服务器、填充测试数据和运行集成测试来确保应用的质量。同时，我们也需要注意UI级测试的复杂性，合理控制测试的范围和频率，以提高测试的效率和稳定性。

以下是使用Protractor进行测试的流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B[安装Protractor];
    B --> C[配置Protractor];
    C --> D[编写测试用例];
    D --> E[运行测试];
    E --> F[检查测试结果];
    F --> G[结束];

通过以上步骤，我们可以使用Protractor有效地进行前端集成测试，确保应用在各个组件协同工作时的稳定性和正确性。在后续的开发中，我们可以进一步探索Protractor的更多功能，如对AngularJS应用的深入测试等。

前端自动化测试：Protractor实战指南

7. UI级测试的挑战与应对策略

虽然使用Protractor进行UI级测试带来了许多便利，但也存在一些挑战，以下为你详细分析并给出应对策略：
| 挑战 | 描述 | 应对策略 |
| ---- | ---- | ---- |
| 元素定位依赖 | 测试需要明确知道要访问的元素，若元素的id或其他定位器发生变化，相关测试将失效。 | 尽量使用相对稳定的定位方式，如CSS类名、标签名等，并在代码中做好注释，方便后续维护。同时，建立元素定位器的管理机制，当定位器发生变化时，能快速修改。 |
| 获取定位器困难 | 为了获取元素的定位器，可能需要花费大量精力，例如在XPATH中遗漏了尾部的斜杠，就可能导致元素无法被定位。 | 在开发过程中，提前规划好元素的定位方式，为重要元素添加唯一的id或类名。使用浏览器的开发者工具来辅助获取定位器，并进行多次验证。 |
| 异步响应处理 | 由于服务器响应时间的不确定性，测试代码可能在服务器返回结果之前就进行验证，导致测试失败。 | 使用 browser.wait 等方法来等待服务器响应，确保在元素出现或满足特定条件后再进行验证。合理设置超时时间，避免测试长时间等待。 |

8. 深入理解Protractor API

Protractor提供了丰富的API来帮助我们进行测试，以下是一些常用的API及其使用场景：
- 元素定位API ：
- by.id ：通过元素的id属性定位元素。
- by.tagName ：通过元素的标签名定位元素。
- by.xpath ：通过XPATH表达式定位元素。
- by.linkText ：通过链接文本定位元素。

例如，使用 by.id 定位元素的代码如下：

var elementById = element(by.id('elementId'));

• 操作API ：
  • sendKeys ：模拟用户输入文本。
  • click ：模拟用户点击元素。
  • getText ：获取元素的文本内容。

例如，使用 sendKeys 输入文本的代码如下：

var inputField = element(by.id('inputId'));
inputField.sendKeys('Hello, World!');

• 等待API ：
  • browser.wait ：等待某个条件满足。
  • ExpectedConditions ：提供了一些常用的等待条件，如元素可见、元素存在等。

例如，使用 browser.wait 等待元素出现的代码如下：

var elementToWait = element(by.id('waitElementId'));
browser.wait(function() {
    return elementToWait.isPresent();
}, 5000);

9. 测试用例的组织与管理

随着项目的不断发展，测试用例的数量会逐渐增多，为了方便管理和维护，需要对测试用例进行合理的组织。以下是一些建议：
- 按功能模块划分 ：将测试用例按照应用的功能模块进行划分，例如登录模块、搜索模块等。这样可以使测试用例的结构更加清晰，便于查找和维护。
- 使用测试套件 ：使用 describe 函数将相关的测试用例组织成测试套件，每个测试套件可以有自己的前置和后置操作。例如：

describe('登录模块测试', function() {
    beforeEach(function() {
        // 登录前的准备操作
    });

    it('验证用户名输入框是否可用', function() {
        // 测试代码
    });

    it('验证密码输入框是否可用', function() {
        // 测试代码
    });

    afterEach(function() {
        // 登录后的清理操作
    });
});

• 添加测试用例描述 ：为每个测试用例添加详细的描述，说明测试的目的和预期结果。这样可以提高测试用例的可读性，方便其他开发者理解和维护。

10. 持续集成中的Protractor测试

在持续集成（CI）环境中，自动化测试是保证代码质量的重要环节。将Protractor测试集成到CI流程中，可以在每次代码提交时自动运行测试，及时发现问题。以下是将Protractor测试集成到CI流程的步骤：
1. 安装依赖 ：在CI环境中安装Node.js和Protractor及其相关依赖。
2. 配置CI工具 ：根据使用的CI工具（如Jenkins、GitLab CI等），配置测试任务。通常需要指定测试命令和测试报告的输出路径。
3. 运行测试 ：在代码提交时，CI工具会自动触发测试任务，运行Protractor测试。
4. 查看测试报告 ：测试完成后，查看测试报告，了解测试结果。如果测试失败，及时修复问题。

以下是一个简单的GitLab CI配置示例：

stages:
  - test

protractor_test:
  stage: test
  image: node:latest
  script:
    - npm install
    - npm run-script update-driver
    - npm test
  artifacts:
    paths:
      - test-results/

11. 总结与展望

通过本文的介绍，我们深入了解了Protractor在前端自动化测试中的应用。从安装配置到编写测试用例，再到处理测试中的挑战，我们掌握了使用Protractor进行UI级测试的完整流程。同时，我们还探讨了测试用例的组织管理和在持续集成中的应用。

在未来的前端开发中，自动化测试将变得越来越重要。Protractor作为一款强大的测试工具，将继续在前端测试领域发挥重要作用。我们可以进一步探索Protractor的高级功能，如与其他测试工具的集成、对移动端应用的测试等，以满足不断变化的开发需求。

以下是使用Protractor进行持续集成测试的流程图：

graph TD;
    A[代码提交] --> B[CI工具触发];
    B --> C[安装依赖];
    C --> D[运行Protractor测试];
    D --> E[生成测试报告];
    E --> F[检查测试结果];
    F --> G{测试是否通过};
    G -- 是 --> H[代码部署];
    G -- 否 --> I[修复代码];
    I --> A;

通过以上的流程，我们可以确保在每次代码提交时都能及时发现问题，提高开发效率和软件质量。