SpringBoot2-05-单元测试、指标监控

71、单元测试-JUnit5简介

Spring Boot 2.2.0 版本开始引入 JUnit 5 作为单元测试默认库

JUnit 5官方文档

作为最新版本的JUnit框架，JUnit5与之前版本的JUnit框架有很大的不同。由三个不同子项目的几个不同模块组成。

JUnit 5 = JUnit Platform + JUnit Jupiter + JUnit Vintage

• JUnit Platform: Junit Platform是在JVM上启动测试框架的基础，不仅支持Junit自制的测试引擎，其他测试引擎也都可以接入。

• JUnit Jupiter: JUnit Jupiter提供了JUnit5的新的编程模型，是JUnit5新特性的核心。内部包含了一个测试引擎，用于在Junit Platform上运行。

• JUnit Vintage: 由于JUint已经发展多年，为了照顾老的项目，JUnit Vintage提供了兼容JUnit4.x，JUnit3.x的测试引擎。

注意：

• SpringBoot 2.4 以上版本移除了默认对 Vintage 的依赖。如果需要兼容JUnit4需要自行引入（不能使用JUnit4的功能 @Test）

• JUnit 5’s Vintage已经从spring-boot-starter-test从移除。如果需要继续兼容Junit4需要自行引入Vintage依赖：

<dependency>
    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
    <scope>test</scope>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.hamcrest</groupId>
            <artifactId>hamcrest-core</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

• 使用添加JUnit 5，添加对应的starter：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    <scope>test</scope>
</dependency>

• Spring的JUnit 5的基本单元测试模板（Spring的JUnit4的是@SpringBootTest+@RunWith(SpringRunner.class)）：

import org.junit.jupiter.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;//注意不是org.junit.Test（这是JUnit4版本的）
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class SpringBootApplicationTests {

    @Autowired
    private Component component;
    
    @Test
    //@Transactional 标注后连接数据库有回滚功能
    public void contextLoads() {
		Assertions.assertEquals(5, component.getFive());
    }
}

Jupiter

英 [ˈdʒuːpɪtə(r)] 美 [ˈdʒuːpɪtər]

14. 木星(太阳系中最大的行星)

vintage

英 [ˈvɪntɪdʒ] 美 [ˈvɪntɪdʒ]

14. 特定年份(或地方)酿制的酒;酿造年份;采摘葡萄酿酒的期间(或季节);葡萄收获期(或季节)

adj. (指葡萄酒)优质的，上等的，佳酿的;古色古香的(指1917–1930年间制造，车型和品味受人青睐的);(过去某个时期)典型的，优质的;(某人的)最佳作品的

72、单元测试-常用测试注解

官方文档 - Annotations

• @Test：表示方法是测试方法。但是与JUnit4的@Test不同，他的职责非常单一不能声明任何属性，拓展的测试将会由Jupiter提供额外测试
• @ParameterizedTest：表示方法是参数化测试。
• @RepeatedTest：表示方法可重复执行。
• @DisplayName：为测试类或者测试方法设置展示名称。
• @BeforeEach：表示在每个单元测试之前执行。
• @AfterEach：表示在每个单元测试之后执行。
• @BeforeAll：表示在所有单元测试之前执行。
• @AfterAll：表示在所有单元测试之后执行。
• @Tag：表示单元测试类别，类似于JUnit4中的@Categories。
• @Disabled：表示测试类或测试方法不执行，类似于JUnit4中的@Ignore。
• @Timeout：表示测试方法运行如果超过了指定时间将会返回错误。
• @ExtendWith：为测试类或测试方法提供扩展类引用。

import org.junit.jupiter.api.*;

@DisplayName("junit5功能测试类")
public class Junit5Test {


    @DisplayName("测试displayname注解")
    @Test
    void testDisplayName() {
        System.out.println(1);
        System.out.println(jdbcTemplate);
    }
    
    @ParameterizedTest
    @ValueSource(strings = { "racecar", "radar", "able was I ere I saw elba" })
    void palindromes(String candidate) {
        assertTrue(StringUtils.isPalindrome(candidate));
    }
    

    @Disabled
    @DisplayName("测试方法2")
    @Test
    void test2() {
        System.out.println(2);
    }

    @RepeatedTest(5)
    @Test
    void test3() {
        System.out.println(5);
    }

    /**
     * 规定方法超时时间。超出时间测试出异常
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    @Timeout(value = 500, unit = TimeUnit.MILLISECONDS)
    @Test
    void testTimeout() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(600);
    }


    @BeforeEach
    void testBeforeEach() {
        System.out.println("测试就要开始了...");
    }

    @AfterEach
    void testAfterEach() {
        System.out.println("测试结束了...");
    }

    @BeforeAll
    static void testBeforeAll() {
        System.out.println("所有测试就要开始了...");
    }

    @AfterAll
    static void testAfterAll() {
        System.out.println("所有测试以及结束了...");

    }

}

73、单元测试-断言机制

断言Assertion是测试方法中的核心部分，用来对测试需要满足的条件进行验证。这些断言方法都是org.junit.jupiter.api.Assertions的静态方法。检查业务逻辑返回的数据是否合理。所有的测试运行结束以后，会有一个详细的测试报告。

JUnit 5 内置的断言可以分成如下几个类别：

简单断言

用来对单个值进行简单的验证。如：

方法	说明
assertEquals	判断两个对象或两个原始类型是否相等
assertNotEquals	判断两个对象或两个原始类型是否不相等
assertSame	判断两个对象引用是否指向同一个对象
assertNotSame	判断两个对象引用是否指向不同的对象
assertTrue	判断给定的布尔值是否为 true
assertFalse	判断给定的布尔值是否为 false
assertNull	判断给定的对象引用是否为 null
assertNotNull	判断给定的对象引用是否不为 null

@Test
@DisplayName("simple assertion")
public void simple() {
     assertEquals(3, 1 + 2, "simple math");
     assertNotEquals(3, 1 + 1);

     assertNotSame(new Object(), new Object());
     Object obj = new Object();
     assertSame(obj, obj);

     assertFalse(1 > 2);
     assertTrue(1 < 2);

     assertNull(null);
     assertNotNull(new Object());
}

数组断言

通过 assertArrayEquals 方法来判断两个对象或原始类型的数组是否相等。

@Test
@DisplayName("array assertion")
public void array() {
	assertArrayEquals(new int[]{1, 2}, new int[] {1, 2});
}

组合断言

assertAll()方法接受多个 org.junit.jupiter.api.Executable 函数式接口的实例作为要验证的断言，可以通过 lambda 表达式很容易的提供这些断言。

@Test
@DisplayName("assert all")
public void all() {
 assertAll("Math",
    () -> assertEquals(2, 1 + 1),
    () -> assertTrue(1 > 0)
 );
}

异常断言

在JUnit4时期，想要测试方法的异常情况时，需要用@Rule注解的ExpectedException变量还是比较麻烦的。而JUnit5提供了一种新的断言方式Assertions.assertThrows()，配合函数式编程就可以进行使用。

@Test
@DisplayName("异常测试")
public void exceptionTest() {
    ArithmeticException exception = Assertions.assertThrows(
           //扔出断言异常
            ArithmeticException.class, () -> System.out.println(1 % 0));
}

超时断言

JUnit5还提供了Assertions.assertTimeout()为测试方法设置了超时时间。

@Test
@DisplayName("超时测试")
public void timeoutTest() {
    //如果测试方法时间超过1s将会异常
    Assertions.assertTimeout(Duration.ofMillis(1000), () -> Thread.sleep(500));
}

快速失败

通过 fail 方法直接使得测试失败。

@Test
@DisplayName("fail")
public void shouldFail() {
	fail("This should fail");
}

74、单元测试-前置条件

Unit 5 中的前置条件（assumptions【假设】）类似于断言，不同之处在于不满足的断言assertions会使得测试方法失败，而不满足的前置条件只会使得测试方法的执行终止。

前置条件可以看成是测试方法执行的前提，当该前提不满足时，就没有继续执行的必要。

@DisplayName("前置条件")
public class AssumptionsTest {
    private final String environment = "DEV";

    @Test
    @DisplayName("simple")
    public void simpleAssume() {
        assumeTrue(Objects.equals(this.environment, "DEV"));
        assumeFalse(() -> Objects.equals(this.environment, "PROD"));
    }

    @Test
    @DisplayName("assume then do")
    public void assumeThenDo() {
        assumingThat(
            Objects.equals(this.environment, "DEV"),
            () -> System.out.println("In DEV")
        );
    }
}

assumeTrue 和 assumFalse 确保给定的条件为 true 或 false，不满足条件会使得测试执行终止。

assumingThat 的参数是表示条件的布尔值和对应的 Executable 接口的实现对象。只有条件满足时，Executable 对象才会被执行；当条件不满足时，测试执行并不会终止。

75、单元测试-嵌套测试

官方文档 - Nested Tests

JUnit 5 可以通过 Java 中的内部类和@Nested 注解实现嵌套测试，从而可以更好的把相关的测试方法组织在一起。在内部类中可以使用@BeforeEach 和@AfterEach注解，而且嵌套的层次没有限制。

@DisplayName("A stack")
class TestingAStackDemo {

    Stack<Object> stack;

    @Test
    @DisplayName("is instantiated with new Stack()")
    void isInstantiatedWithNew() {
        new Stack<>();
    }

    @Nested
    @DisplayName("when new")
    class WhenNew {

        @BeforeEach
        void createNewStack() {
            stack = new Stack<>();
        }

        @Test
        @DisplayName("is empty")
        void isEmpty() {
            assertTrue(stack.isEmpty());
        }

        @Test
        @DisplayName("throws EmptyStackException when popped")
        void throwsExceptionWhenPopped() {
            assertThrows(EmptyStackException.class, stack::pop);
        }

        @Test
        @DisplayName("throws EmptyStackException when peeked")
        void throwsExceptionWhenPeeked() {
            assertThrows(EmptyStackException.class, stack::peek);
        }

        @Nested
        @DisplayName("after pushing an element")
        class AfterPushing {

            String anElement = "an element";

            @BeforeEach
            void pushAnElement() {
                stack.push(anElement);
            }

            @Test
            @DisplayName("it is no longer empty")
            void isNotEmpty() {
                assertFalse(stack.isEmpty());
            }

            @Test
            @DisplayName("returns the element when popped and is empty")
            void returnElementWhenPopped() {
                assertEquals(anElement, stack.pop());
                assertTrue(stack.isEmpty());
            }

            @Test
            @DisplayName("returns the element when peeked but remains not empty")
            void returnElementWhenPeeked() {
                assertEquals(anElement, stack.peek());
                assertFalse(stack.isEmpty());
            }
        }
    }
}

76、单元测试-参数化测试

官方文档 - Parameterized Tests

参数化测试是JUnit5很重要的一个新特性，它使得用不同的参数多次运行测试成为了可能，也为我们的单元测试带来许多便利。

利用@ValueSource等注解，指定入参，我们将可以使用不同的参数进行多次单元测试，而不需要每新增一个参数就新增一个单元测试，省去了很多冗余代码。

利用@ValueSource等注解，指定入参，我们将可以使用不同的参数进行多次单元测试，而不需要每新增一个参数就新增一个单元测试，省去了很多冗余代码。

• @ValueSource: 为参数化测试指定入参来源，支持八大基础类以及String类型,Class类型
• @NullSource: 表示为参数化测试提供一个null的入参
• @EnumSource: 表示为参数化测试提供一个枚举入参
• @CsvFileSource：表示读取指定CSV文件内容作为参数化测试入参
• @MethodSource：表示读取指定方法的返回值作为参数化测试入参(注意方法返回需要是一个流)

当然如果参数化测试仅仅只能做到指定普通的入参还达不到让我觉得惊艳的地步。让我真正感到他的强大之处的地方在于他可以支持外部的各类入参。如:CSV,YML,JSON 文件甚至方法的返回值也可以作为入参。只需要去实现ArgumentsProvider接口，任何外部文件都可以作为它的入参。

@ParameterizedTest
@ValueSource(strings = {"one", "two", "three"})
@DisplayName("参数化测试1")
public void parameterizedTest1(String string) {
    System.out.println(string);
    Assertions.assertTrue(StringUtils.isNotBlank(string));
}


@ParameterizedTest
@MethodSource("method")    //指定方法名
@DisplayName("方法来源参数")
public void testWithExplicitLocalMethodSource(String name) {
    System.out.println(name);
    Assertions.assertNotNull(name);
}

static Stream<String> method() {
    return Stream.of("apple", "banana");
}

迁移指南

官方文档 - Migrating from JUnit 4

在进行迁移的时候需要注意如下的变化：

• 注解在 org.junit.jupiter.api 包中，断言在 org.junit.jupiter.api.Assertions 类中，前置条件在 org.junit.jupiter.api.Assumptions 类中。
• 把@Before 和@After 替换成@BeforeEach 和@AfterEach。
• 把@BeforeClass 和@AfterClass 替换成@BeforeAll 和@AfterAll。
• 把@Ignore 替换成@Disabled。
• 把@Category 替换成@Tag。
• 把@RunWith、@Rule 和@ClassRule 替换成@ExtendWith。

77、指标监控-SpringBoot Actuator与Endpoint

未来每一个微服务在云上部署以后，我们都需要对其进行监控、追踪、审计、控制等。SpringBoot就抽取了Actuator场景，使得我们每个微服务快速引用即可获得生产级别的应用监控、审计等功能。

官方文档 - Spring Boot Actuator: Production-ready Features

1.x与2.x的不同：

• SpringBoot Actuator 1.x
  • 支持SpringMVC
  • 基于继承方式进行扩展
  • 层级Metrics配置
  • 自定义Metrics收集
  • 默认较少的安全策略
• SpringBoot Actuator 2.x
  • 支持SpringMVC、JAX-RS以及Webflux
  • 注解驱动进行扩展
  • 层级&名称空间Metrics
  • 底层使用MicroMeter，强大、便捷默认丰富的安全策略

如何使用

• 添加依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

• 访问http://localhost:8080/actuator/**。
• 暴露所有监控信息为HTTP。

management:
  endpoints:
    enabled-by-default: true #暴露所有端点信息
    web:
      exposure:
        include: '*'  #以web方式暴露

• 测试例子
  • http://localhost:8080/actuator/beans
  • http://localhost:8080/actuator/configprops
  • http://localhost:8080/actuator/metrics
  • http://localhost:8080/actuator/metrics/jvm.gc.pause
  • http://localhost:8080/actuator/metrics/endpointName/detailPath

actuator

英 [ˈæktjʊeɪtə] 美 [ˈæktjuˌeɪtər]

14. 致动（促动，激励，调节）器；传动（装置，机构）；拖动装置；马达；操作机构；执行机构（元件）；（电磁铁）螺线管；操纵装置（阀门）；调速控制器；往复运动油（气）缸；作动筒

metric

英 [ˈmetrɪk] 美 [ˈmetrɪk]

adj. 米制的;公制的;按公制制作的;用公制测量的

14. 度量标准;[数学]度量;诗体;韵文;诗韵

78、指标监控-常使用的端点及开启与禁用

常使用的端点

ID	描述
auditevents	暴露当前应用程序的审核事件信息。需要一个AuditEventRepository组件。
beans	显示应用程序中所有Spring Bean的完整列表。
caches	暴露可用的缓存。
conditions	显示自动配置的所有条件信息，包括匹配或不匹配的原因。
configprops	显示所有@ConfigurationProperties。
env	暴露Spring的属性ConfigurableEnvironment
flyway	显示已应用的所有Flyway数据库迁移。 需要一个或多个Flyway组件。
health	显示应用程序运行状况信息。
httptrace	显示HTTP跟踪信息（默认情况下，最近100个HTTP请求-响应）。需要一个HttpTraceRepository组件。
info	显示应用程序信息。
integrationgraph	显示Spring integrationgraph 。需要依赖spring-integration-core。
loggers	显示和修改应用程序中日志的配置。
liquibase	显示已应用的所有Liquibase数据库迁移。需要一个或多个Liquibase组件。
metrics	显示当前应用程序的“指标”信息。
mappings	显示所有@RequestMapping路径列表。
scheduledtasks	显示应用程序中的计划任务。
sessions	允许从Spring Session支持的会话存储中检索和删除用户会话。需要使用Spring Session的基于Servlet的Web应用程序。
shutdown	使应用程序正常关闭。默认禁用。
startup	显示由ApplicationStartup收集的启动步骤数据。需要使用SpringApplication进行配置BufferingApplicationStartup。
threaddump	执行线程转储。

如果您的应用程序是Web应用程序（Spring MVC，Spring WebFlux或Jersey），则可以使用以下附加端点：

ID	描述
heapdump	返回hprof堆转储文件。
jolokia	通过HTTP暴露JMX bean（需要引入Jolokia，不适用于WebFlux）。需要引入依赖jolokia-core。
logfile	返回日志文件的内容（如果已设置logging.file.name或logging.file.path属性）。支持使用HTTPRange标头来检索部分日志文件的内容。
prometheus	以Prometheus服务器可以抓取的格式公开指标。需要依赖micrometer-registry-prometheus。

其中最常用的Endpoint：

• Health：监控状况
• Metrics：运行时指标
• Loggers：日志记录

Health Endpoint

健康检查端点，我们一般用于在云平台，平台会定时的检查应用的健康状况，我们就需要Health Endpoint可以为平台返回当前应用的一系列组件健康状况的集合。

重要的几点：

• health endpoint返回的结果，应该是一系列健康检查后的一个汇总报告。
• 很多的健康检查默认已经自动配置好了，比如：数据库、redis等。
• 可以很容易的添加自定义的健康检查机制。

Metrics Endpoint

提供详细的、层级的、空间指标信息，这些信息可以被pull（主动推送）或者push（被动获取）方式得到：

• 通过Metrics对接多种监控系统。
• 简化核心Metrics开发。
• 添加自定义Metrics或者扩展已有Metrics。

开启与禁用Endpoints

• 默认所有的Endpoint除过shutdown都是开启的。
• 需要开启或者禁用某个Endpoint。配置模式为management.endpoint.<endpointName>.enabled = true

management:
  endpoint:
    beans:
      enabled: true

• 或者禁用所有的Endpoint然后手动开启指定的Endpoint。

management:
  endpoints:
    enabled-by-default: false
  endpoint:
    beans:
      enabled: true
    health:
      enabled: true

暴露Endpoints

支持的暴露方式

• HTTP：默认只暴露health和info。
• JMX：默认暴露所有Endpoint。
• 除过health和info，剩下的Endpoint都应该进行保护访问。如果引入Spring Security，则会默认配置安全访问规则。

ID	JMX	Web
auditevents	Yes	No
beans	Yes	No
caches	Yes	No
conditions	Yes	No
configprops	Yes	No
env	Yes	No
flyway	Yes	No
health	Yes	Yes
heapdump	N/A	No
httptrace	Yes	No
info	Yes	Yes
integrationgraph	Yes	No
jolokia	N/A	No
logfile	N/A	No
loggers	Yes	No
liquibase	Yes	No
metrics	Yes	No
mappings	Yes	No
prometheus	N/A	No
scheduledtasks	Yes	No
sessions	Yes	No
shutdown	Yes	No
startup	Yes	No
threaddump	Yes	No

若要更改公开的Endpoint，请配置以下的包含和排除属性：

Property	Default
management.endpoints.jmx.exposure.exclude
management.endpoints.jmx.exposure.include	*
management.endpoints.web.exposure.exclude
management.endpoints.web.exposure.include	info, health

官方文档 - Exposing Endpoints

79、指标监控-定制Endpoint

定制 Health 信息

management:
    health:
      enabled: true
      show-details: always #总是显示详细信息。可显示每个模块的状态信息

通过实现HealthIndicator接口，或继承MyComHealthIndicator类。

import org.springframework.boot.actuate.health.Health;
import org.springframework.boot.actuate.health.HealthIndicator;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyHealthIndicator implements HealthIndicator {

    @Override
    public Health health() {
        int errorCode = check(); // perform some specific health check
        if (errorCode != 0) {
            return Health.down().withDetail("Error Code", errorCode).build();
        }
        return Health.up().build();
    }

}

/*
构建Health
Health build = Health.down()
                .withDetail("msg", "error service")
                .withDetail("code", "500")
                .withException(new RuntimeException())
                .build();
*/

@Component
public class MyComHealthIndicator extends AbstractHealthIndicator {

    /**
     * 真实的检查方法
     * @param builder
     * @throws Exception
     */
    @Override
    protected void doHealthCheck(Health.Builder builder) throws Exception {
        //mongodb。  获取连接进行测试
        Map<String,Object> map = new HashMap<>();
        // 检查完成
        if(1 == 2){
//            builder.up(); //健康
            builder.status(Status.UP);
            map.put("count",1);
            map.put("ms",100);
        }else {
//            builder.down();
            builder.status(Status.OUT_OF_SERVICE);
            map.put("err","连接超时");
            map.put("ms",3000);
        }


        builder.withDetail("code",100)
                .withDetails(map);

    }
}

定制info信息

常用两种方式：

• 编写配置文件

info:
  appName: boot-admin
  version: 2.0.1
  mavenProjectName: @project.artifactId@  #使用@@可以获取maven的pom文件值
  mavenProjectVersion: @project.version@

• 编写InfoContributor

import java.util.Collections;

import org.springframework.boot.actuate.info.Info;
import org.springframework.boot.actuate.info.InfoContributor;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class ExampleInfoContributor implements InfoContributor {

    @Override
    public void contribute(Info.Builder builder) {
        builder.withDetail("example",
                Collections.singletonMap("key", "value"));
    }

}

http://localhost:8080/actuator/info 会输出以上方式返回的所有info信息

定制Metrics信息

Spring Boot支持的metrics

增加定制Metrics：

class MyService{
    Counter counter;
    public MyService(MeterRegistry meterRegistry){
         counter = meterRegistry.counter("myservice.method.running.counter");
    }

    public void hello() {
        counter.increment();
    }
}

//也可以使用下面的方式
@Bean
MeterBinder queueSize(Queue queue) {
    return (registry) -> Gauge.builder("queueSize", queue::size).register(registry);
}

定制Endpoint

@Component
@Endpoint(id = "container")
public class DockerEndpoint {

    @ReadOperation
    public Map getDockerInfo(){
        return Collections.singletonMap("info","docker started...");
    }

    @WriteOperation
    private void restartDocker(){
        System.out.println("docker restarted....");
    }

}

场景：

• 开发ReadinessEndpoint来管理程序是否就绪。
• 开发LivenessEndpoint来管理程序是否存活。

80、指标监控-Boot Admin Server

官方Github

官方文档

可视化指标监控

What is Spring Boot Admin?

codecentric’s Spring Boot Admin is a community project to manage and monitor your Spring Boot ® applications. The applications register with our Spring Boot Admin Client (via HTTP) or are discovered using Spring Cloud ® (e.g. Eureka, Consul). The UI is just a Vue.js application on top of the Spring Boot Actuator endpoints.

开始使用方法