值得收藏！Java单元测试典型案例集锦

原创陈昌毅(常意) 阿里云开发者

前言

近期，阿里巴巴CTO线卓越工程小组举办了阿里巴巴第一届单元测试比赛《这！就是单测》并取得了圆满成功。本人有幸作为评委，在仔细地阅读了各个小组的单元测试用例后，发现了两大单元测试问题：

1、无效验证问题：

不进行有效地验证数据对象、抛出异常和调用方法。

2、测试方法问题：

不知道如何测试某些典型案例，要么错误地测试、要么不进行测试、要么利用集成测试来保证覆盖率。比如：

错误地测试：利用测试返回节点占比来测试随机负载均衡策略；
不进行测试：没有人针对虚基类进行单独地测试；
利用集成测试：很多案例中，直接注入真实依赖对象，然后一起进行集成测试。

针对无效验证问题，在我的文章《那些年，我们写过的无效单元测试》中，介绍了如何识别和解决单元测试无效验证问题，这里就不再累述了。在本文中，作者收集了一些的Java单元测试典型案例，主要是为了解决这个测试方法问题。

一、如何测试不可达代码

在程序代码中，由于无法满足进入条件，永远都不会执行到的代码，我们称之为"不可达代码"。不可达代码的危害主要有：复杂了代码逻辑，增加了代码运行和维护成本。不可达代码是可以由单元测试检测出来的——不管如何构造单元测试用例，都无法覆盖到不可达代码。

1.1. 案例代码

在下面的案例代码中，就存在一段不可达代码。


/** * 交易订单服务类 */@Servicepublic class TradeOrderService {    /** 注入依赖对象 */    /** 交易订单DAO */    @Autowired    private TradeOrderDAO tradeOrderDAO;
    /**     * 查询交易订单     *      * @param orderQuery 订单查询     * @return 交易订单分页     */    public PageDataVO<TradeOrderVO> queryTradeOrder(TradeOrderQueryVO orderQuery) {        // 查询交易订单        // 查询交易订单: 总共数量        Long totalSize = tradeOrderDAO.countByCondition(orderQuery);        // 查询交易订单: 数据列表        List<TradeOrderVO> dataList = null;        if (NumberHelper.isPositive(totalSize)) {            List<TradeOrderDO> tradeOrderList = tradeOrderDAO.queryByCondition(orderQuery);            if (CollectionUtils.isNotEmpty(tradeOrderList)) {                dataList = convertTradeOrders(tradeOrderList);            }        }
        // 返回分页数据        return new PageDataVO<>(totalSize, dataList);    }
    /**     * 转化交易订单列表     *      * @param tradeOrderList 交易订单DO列表     * @return 交易订单VO列表     */    private static List<TradeOrderVO> convertTradeOrders(List<TradeOrderDO> tradeOrderList) {        // 检查订单列表        if (CollectionUtils.isEmpty(tradeOrderList)) {            return Collections.emptyList();        }
        // 转化订单列表        return tradeOrderList.stream().map(TradeOrderService::convertTradeOrder)            .collect(Collectors.toList());    }
    /**     * 转化交易订单     *      * @param tradeOrder 交易订单DO     * @return 交易订单VO     */    private static TradeOrderVO convertTradeOrder(TradeOrderDO tradeOrder) {        TradeOrderVO tradeOrderVO = new TradeOrderVO();        tradeOrderVO.setId(tradeOrder.getId());        // ...        return tradeOrderVO;    }}

由于方法convertTradeOrders（转化交易订单列表）传入的参数tradeOrderList（交易订单列表）不可能为空，所以“检查订单列表”这段代码是不可达代码。

// 检查订单列表        if (CollectionUtils.isEmpty(tradeOrderList)) {            return Collections.emptyList();        }

1.2. 方案1：删除不可达代码（推荐）

最简单的方法，就是删除方法convertTradeOrders（转化交易订单列表）中的不可达代码。

/** * 转化交易订单列表 *  * @param tradeOrderList 交易订单DO列表 * @return 交易订单VO列表 */private static List<TradeOrderVO> convertTradeOrders(List<TradeOrderDO> tradeOrderList) {    return tradeOrderList.stream().map(TradeOrderService2::convertTradeOrder)        .collect(Collectors.toList());}

1.3. 方案2：利用不可达代码（推荐）

还有一种方法，把不可达代码利用起来，可以降低方法queryTradeOrder（查询交易订单）的代码复杂度。

/** * 查询交易订单 *  * @param orderQuery 订单查询 * @return 交易订单分页 */public PageDataVO<TradeOrderVO> queryTradeOrder(TradeOrderQueryVO orderQuery) {    // 查询交易订单    // 查询交易订单: 总共数量    Long totalSize = tradeOrderDAO.countByCondition(orderQuery);    // 查询交易订单: 数据列表    List<TradeOrderVO> dataList = null;    if (NumberHelper.isPositive(totalSize)) {        List<TradeOrderDO> tradeOrderList = tradeOrderDAO.queryByCondition(orderQuery);        dataList = convertTradeOrders(tradeOrderList);    }
    // 返回分页数据    return new PageDataVO<>(totalSize, dataList);}

1.4. 方案3：测试不可达代码（不推荐）

对于一些祖传代码，有些小伙伴不敢删除代码。在某些情况下，可以针对不可达代码进行单独测试。


/** * 测试: 转化交易订单列表-交易订单列表为空 *  * @throws Exception 异常信息 */@Testpublic void testConvertTradeOrdersWithTradeOrderListEmpty() throws Exception {    List<TradeOrderDO> tradeOrderList = null;    Assert.assertSame("交易订单列表不为空", Collections.emptyList(),        Whitebox.invokeMethod(TradeOrderService1.class, "convertTradeOrders", tradeOrderList));}

二、如何测试内部的构造方法

在这次单元测试总决赛中，有一个随机负载均衡策略，需要针对Random（随机数）进行单元测试。

2.1. 代码案例

按照题目要求，编写了一个简单的随机负载均衡策略。

/** * 随机负载均衡策略类 */public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {    /**     * 选择服务节点     *      * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    @Override    public ServerNode selectNode(List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 检查节点列表        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {            return null;        }
        // 计算随机序号        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        int randomIndex = new Random().nextInt(totalWeight);
        // 查找对应节点        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {            int currentWeight = serverNode.getWeight();            if (currentWeight > randomIndex) {                return serverNode;            }            randomIndex -= currentWeight;        }        return null;    }}

2.2. 方法1：直接测试法（不推荐）

有些参赛选手，不知道如何测试随机数（主要原因是因为不知道如何Mock构造方法），所以直接利用测试返回节点占比来测试随机负载均衡策略。


/** * 随机负载均衡策略测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class RandomLoadBalanceStrategyTest {    /** 定义测试对象 */    /** 随机负载均衡策略 */    @InjectMocks    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;
    /**     * 测试: 选择服务节点-随机     *      * @throws Exception 异常信息     */    @Test    public void testSelectNodeWithRandom() throws Exception {        int nodeCount1 = 0;        int nodeCount2 = 0;        int nodeCount3 = 0;        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);        List<ServerNode> serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();        for (int i = 0; i < 1000; i++) {            ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);            if (serviceNode == serverNode1) {                nodeCount1++;            } else if (serviceNode == serverNode2) {                nodeCount2++;            } else if (serviceNode == serverNode3) {                nodeCount3++;            }        }        Assert.assertEquals("节点1占比不一致", serverNode1.getWeight() / 60.0D, nodeCount1 / 1000.0D, 1E-3D);        Assert.assertEquals("节点2占比不一致", serverNode2.getWeight() / 60.0D, nodeCount2 / 1000.0D, 1E-3D);        Assert.assertEquals("节点3占比不一致", serverNode3.getWeight() / 60.0D, nodeCount3 / 1000.0D, 1E-3D);    }}

这个测试用例主要存在3个问题：

执行时间长：被测方法需要被执行1000遍；
不一定通过：由于随机数是随机，并不一定保证比例，所以导致测试用例并不一定通过；
测试目标变更：单测测试的测试目标应该是负载均衡逻辑，现在感觉测试目标变成了Random方法。

2.3. 方法2：直接mock法（不推荐）

用过PowerMockito高级功能的，知道如何去Mock构造方法。


/** * 随机负载均衡策略测试类 */@RunWith(PowerMockRunner.class)@PrepareForTest(RandomLoadBalanceStrategy.class)public class RandomLoadBalanceStrategyTest {    /** 定义测试对象 */    /** 随机负载均衡策略 */    @InjectMocks    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;
    /**     * 测试: 选择服务节点-第一个节点     *      * @throws Exception 异常信息     */    @Test    public void testSelectNodeWithFirstNode() throws Exception {        // 模拟依赖方法        Random random = Mockito.mock(Random.class);        Mockito.doReturn(9).when(random).nextInt(Mockito.anyInt());        PowerMockito.whenNew(Random.class).withNoArguments().thenReturn(random);
        // 调用测试方法        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);        List<ServerNode> serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);
        // 验证依赖方法        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        Mockito.verify(random).nextInt(totalWeight);    }}

但是，这个测试用例也存在问题：需要把RandomLoadBalanceStrategy加到@PrepareForTest注解中，导致Jacoco无法统计单元测试的覆盖率。

2.4. 方法3：工具方法法（推荐）

其实，随机数生成，还有很多工具方法，我们可以利用工具方法RandomUtils.nextInt代替构造方法。

2.4.1. 重构代码


/** * 随机负载均衡策略类 */public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {    /**     * 选择服务节点     *      * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    @Override    public ServerNode selectNode(List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 检查节点列表        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {            return null;        }
        // 计算随机序号        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        int randomIndex = RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);
        // 查找对应节点        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {            int currentWeight = serverNode.getWeight();            if (currentWeight > randomIndex) {                return serverNode;            }            randomIndex -= currentWeight;        }        return null;    }}

2.4.2. 测试用例


/** * 随机负载均衡策略测试类 */@RunWith(PowerMockRunner.class)@PrepareForTest(RandomUtils.class)public class RandomLoadBalanceStrategyTest {    /** 定义测试对象 */    /** 随机负载均衡策略 */    @InjectMocks    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;
    /**     * 测试: 选择服务节点-第一个节点     */    @Test    public void testSelectNodeWithFirstNode() {        // 模拟依赖方法        PowerMockito.mockStatic(RandomUtils.class);        PowerMockito.when(RandomUtils.nextInt(Mockito.eq(0), Mockito.anyInt())).thenReturn(9);
        // 调用测试方法        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);        List<ServerNode> serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);
        // 验证依赖方法        PowerMockito.verifyStatic(RandomUtils.class);        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);    }}

2.5. 方法4：注入对象法（推荐）

如果不愿意使用工具方法，也可以注入依赖对象，我们可以利用RandomProvider（随机数提供者）来代替构造方法。

2.5.1. 重构代码


/** * 随机负载均衡策略类 */public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {    /** 注入依赖对象 */    /** 随机数提供者 */    @Autowired    private RandomProvider randomProvider;
    /**     * 选择服务节点     *      * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    @Override    public ServerNode selectNode(List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 检查节点列表        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {            return null;        }
        // 计算随机序号        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        int randomIndex = randomProvider.nextInt(totalWeight);
        // 查找对应节点        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {            int currentWeight = serverNode.getWeight();            if (currentWeight > randomIndex) {                return serverNode;            }            randomIndex -= currentWeight;        }        return null;    }}

2.5.2. 测试用例


/** * 随机负载均衡策略测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class RandomLoadBalanceStrategyTest {    /** 模拟依赖方法 */    /** 随机数提供者 */    @Mock    private RandomProvider randomProvider;
    /** 定义测试对象 */    /** 随机负载均衡策略 */    @InjectMocks    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;
    /**     * 测试: 选择服务节点-第一个节点     */    @Test    public void testSelectNodeWithFirstNode() {        // 模拟依赖方法        Mockito.doReturn(9).when(randomProvider).nextInt(Mockito.anyInt());
        // 调用测试方法        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);        List<ServerNode> serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);
        // 验证依赖方法        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        Mockito.verify(randomProvider).nextInt(totalWeight);    }}

三、如何测试虚基类和子类

在这次单元测试比赛中，很多选手都编写了虚基类，但是没有看到任何一个选手针对虚基类进行了单独的测试。

3.1. 案例代码

这里，以Diamond属性配置加载为例说明。

3.1.1. 虚基类定义

首先，定义一个通用的虚基类，定义了需要子类实现的虚方法，实现了通用的配置解析方法。


/** * 虚属性回调类 * * @param <T> 配置类型 */@Slf4jpublic abstract class AbstractPropertiesCallback<T> implements DiamondDataCallback {    /** 注入依赖对象 */    /** 环境 */    @Autowired    private Environment environment;    /** 转化服务 */    @Autowired    private ConversionService conversionService;
    /**     * 接收到数据     *     * @param data 配置数据     */    @Override    public void received(String data) {        // 获取配置参数        String configName = getConfigName();        Assert.notNull(configName, "配置名称不能为空");        T configInstance = getConfigInstance();        Assert.notNull(configInstance, "配置实例不能为空");
        // 解析配置数据        try {            log.info("绑定属性配置文件开始: configName={}", configName);            Properties properties = new Properties();            byte[] bytes = Optional.ofNullable(data.getBytes()).orElseGet(() -> new byte[0]);            InputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));            properties.load(bufferedReader);            Bindable<T> bindable = Bindable.ofInstance(configInstance);            Binder binder = new Binder(ConfigurationPropertySources.from(                new PropertiesPropertySource(configName, properties)),                new PropertySourcesPlaceholdersResolver(environment), conversionService);            BindResult<T> result = binder.bind(configName, bindable);            if (!result.isBound()) {                log.error("绑定属性配置文件失败: configName={}", configName);                return;            }            log.info("绑定属性配置文件成功: configName={}, configInstance={}", configName, JSON.toJSONString(configInstance));        } catch (IOException | RuntimeException e) {            log.error("绑定属性配置文件异常: configName={}", configName, e);        }    }
    /**     * 获取配置名称     *     * @return 配置名称     */    @NonNull    protected abstract String getConfigName();
    /**     * 获取配置实例     *     * @return 配置实例     */    @NonNull    protected abstract T getConfigInstance();}

3.1.2. 子类实现

其次，定义了具体配置的子类，简单地实现了基类定义的虚方法。


/** * 例子配置回调类 */@DiamondListener(groupId = "unittest-example", dataId = "example.properties", executeAfterInit = true)public class ExampleConfigCallback extends AbstractPropertiesCallback<ExampleConfig> {    /** 注入依赖对象 */    /** 例子配置 */    @Resource    private ExampleConfig exampleConfig;
    /**     * 获取配置名称     *     * @return 配置名称     */    @Override    protected String getConfigName() {        return "example";    }
    /**     * 获取配置实例     *     * @return 配置实例     */    @Override    protected ExampleConfig getConfigInstance() {        return exampleConfig;    }}

3.2. 方法1：联合测试法（不推荐）

最简单的测试方法，就是通过子类对虚基类进行联合测试，这样同时把子类和虚基类都测试了。


/** * 例子配置回调测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class ExampleConfigCallbackTest {    /** 定义静态常量 */    /** 资源路径 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testExampleConfigCallback/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 配置环境 */    @Mock    private ConfigurableEnvironment environment;    /** 转化服务 */    @Mock    private ConversionService conversionService;
    /** 定义测试对象 */    /** BOSS取消费配置回调 */    @InjectMocks    private ExampleConfigCallback exampleConfigCallback;
    /**     * 测试: 接收-正常     */    @Test    public void testReceivedWithNormal() {        // 模拟依赖对象        ExampleConfig exampleConfig = new ExampleConfig();        Whitebox.setInternalState(exampleConfigCallback, "exampleConfig", exampleConfig);
        // 调用测试方法        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.properties");        exampleConfigCallback.received(text);
        // 验证依赖对象        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.json");        Assert.assertEquals("取消费用配置不一致", text, JSON.toJSONString(exampleConfig, SerializerFeature.MapSortField));    }}

3.3. 方法2：独立测试法（推荐）

其实，更好的方法是对虚基类和子类独立单元测试。

3.3.1. 基类测试

虚基类的单元测试，专注于虚基类的通用配置解析。


/** * 虚属性回调测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class AbstractPropertiesCallbackTest {    /** 静态常量相关 */    /** 资源目录 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testAbstractPropertiesCallback/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 环境 */    @Mock    private ConfigurableEnvironment environment;    /** 转化服务 */    @Mock    private ConversionService conversionService;
    /** 定义测试对象 */    /** 虚属性回调 */    @InjectMocks    private AbstractPropertiesCallback<ExampleConfig> propertiesCallback =        CastUtils.cast(Mockito.spy(AbstractPropertiesCallback.class));
    /**     * 测试: 接收到-正常     */    @Test    public void testReceivedWithNormal() {        // 模拟依赖方法        // 模拟依赖方法: propertiesCallback.getConfigName        String configName = "example";        Mockito.doReturn(configName).when(propertiesCallback).getConfigName();        // 模拟依赖方法: propertiesCallback.getConfigInstance        ExampleConfig configInstance = new ExampleConfig();        Mockito.doReturn(configInstance).when(propertiesCallback).getConfigInstance();
        // 调用测试方法        String text1 = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.properties");        propertiesCallback.received(text1);        String text2 = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.json");        Assert.assertEquals("任务配置不一致", text2, JSON.toJSONString(configInstance));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: propertiesCallback.received        Mockito.verify(propertiesCallback).received(text1);        // 验证依赖方法: propertiesCallback.getConfigName        Mockito.verify(propertiesCallback).getConfigName();        // 验证依赖方法: propertiesCallback.getConfigInstance        Mockito.verify(propertiesCallback).getConfigInstance();    }}

3.3.2. 子类测试

子类的单元测试，专注于对虚基类定义虚方法的实现，避免了每个子类都要针对虚基类的通用配置解析进行测试。


/** * 例子配置回调测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class ExampleConfigCallbackTest {    /** 定义测试对象 */    /** BOSS取消费配置回调 */    @InjectMocks    private ExampleConfigCallback exampleConfigCallback;        /**     * 测试: 获取配置实例     */    @Test    public void testGetConfigInstance() {        Assert.assertEquals("配置实例不一致", exampleConfig, exampleConfigCallback.getConfigInstance());    }
    /**     * 测试: 获取配置名称     */    @Test    public void testGetConfigName() {        Assert.assertEquals("配置名称不一致", "example", exampleConfigCallback.getConfigName());    }}

四、如何测试策略模式的策略服务

4.1. 案例代码

在这次单元测试比赛中，很多选手都编写了策略服务类，但是没有看到任何一个选手针对策略服务类进行了单独的测试。这里，还是以负载均衡的策略服务为例说明。

4.1.1. 策略接口

首先，定义一个负载均衡策略接口。


/** * 负载均衡策略接口 */public interface LoadBalanceStrategy {    /**     * 支持策略类型     *      * @return 策略类型     */    LoadBalanceStrategyType supportType();
    /**     * 选择服务节点     *      * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    ServerNode selectNode(List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest);}

4.1.2. 策略服务

其次，实现一个负载均衡策略服务，根据负载均衡策略类型选择对应的负载均衡策略来执行。


/** * 负载均衡服务类 */public class LoadBalanceService {    /** 负载均衡策略映射 */    private final Map<LoadBalanceStrategyType, LoadBalanceStrategy> strategyMap;
    /**     * 构造方法     *      * @param strategyList 负载均衡策略列表     */    public LoadBalanceService(List<LoadBalanceStrategy> strategyList) {        strategyMap = new EnumMap<>(LoadBalanceStrategyType.class);        for (LoadBalanceStrategy strategy : strategyList) {            strategyMap.put(strategy.supportType(), strategy);        }    }
    /**     * 选择服务节点     *      * @param strategyType 策略类型     * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    public ServerNode selectNode(LoadBalanceStrategyType strategyType,        List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 获取负载均衡策略        LoadBalanceStrategy strategy = strategyMap.get(strategyType);        if (Objects.isNull(strategy)) {            throw new BusinessException("负载均衡策略不存在");        }
        // 执行负载均衡策略        return strategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);    }}

4.1.3. 策略实现

最后，实现一个随机负载均衡策略实现类。


/** * 随机负载均衡策略类 */public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {    /**     * 支持策略类型     *      * @return 策略类型     */    @Override    public LoadBalanceStrategyType supportType() {        return LoadBalanceStrategyType.RANDOM;    }
    /**     * 选择服务节点     *      * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    @Override    public ServerNode selectNode(List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 检查节点列表        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {            return null;        }
        // 计算随机序号        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        int randomIndex = RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);
        // 查找对应节点        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {            int currentWeight = serverNode.getWeight();            if (currentWeight > randomIndex) {                return serverNode;            }            randomIndex -= currentWeight;        }        return null;    }}

4.2. 方法1：联合测试法（不推荐）

很多时候，策略模式是用来优化if-else代码的。所以，采用联合测试法（策略服务和策略实现同时测试），能够最大限度地利用原有的单元测试代码。


/** * 负载均衡服务测试类 */@RunWith(PowerMockRunner.class)@PrepareForTest(RandomUtils.class)public class LoadBalanceServiceTest {    /**     * 测试: 选择服务节点-正常     */    @Test    public void testSelectNodeWithNormal() {        // 模拟依赖方法        PowerMockito.mockStatic(RandomUtils.class);        PowerMockito.when(RandomUtils.nextInt(Mockito.eq(0), Mockito.anyInt())).thenReturn(9);
        // 调用测试方法        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);        List<ServerNode> serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();        RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy = new RandomLoadBalanceStrategy();        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(randomLoadBalanceStrategy));        ServerNode serviceNode = loadBalanceService.selectNode(LoadBalanceStrategyType.RANDOM,            serverNodeList, clientRequest);        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);
        // 验证依赖方法        PowerMockito.verifyStatic(RandomUtils.class);        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();        RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);    }}

策略模式的联合测试法主要有以下问题：

策略服务依赖于策略实现，需要了解策略实现的具体逻辑，才能写出策略服务的单元测试；
对于策略服务来说，该单元测试并不关心策略服务的实现，这是黑盒测试而不是白盒测试。

如果我们对策略服务进行以下破坏，该单元测试并不能发现问题：

strategyMap没有根据strategyList生成；
strategyMap.get(strategyType)为空时，初始化一个RandomLoadBalanceStrategy。


/** * 负载均衡服务类 */public class LoadBalanceService {    /** 负载均衡策略映射 */    private final Map<LoadBalanceStrategyType, LoadBalanceStrategy> strategyMap;
    /**     * 构造方法     *      * @param strategyList 负载均衡策略列表     */    public LoadBalanceService(List<LoadBalanceStrategy> strategyList) {        strategyMap = new EnumMap<>(LoadBalanceStrategyType.class);    }
    /**     * 选择服务节点     *      * @param strategyType 策略类型     * @param serverNodeList 服务节点列表     * @param clientRequest 客户请求     * @return 服务节点     */    public ServerNode selectNode(LoadBalanceStrategyType strategyType,        List<ServerNode> serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {        // 获取负载均衡策略        LoadBalanceStrategy strategy = strategyMap.get(strategyType);        if (Objects.isNull(strategy)) {            strategy = new RandomLoadBalanceStrategy();        }
        // 执行负载均衡策略        return strategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);    }}

4.3. 方法2：独立测试法（推荐）

现在，先假设策略实现RandomLoadBalanceStrategy（随机负载均衡策略）不存在，直接对策略服务LoadBalanceService（负载均衡服务）独立测试，而且是分别对构造方法和selectNode（选择服务节点）方法进行独立测试。其中，测试构造方法是为了保证strategyMap构造逻辑没有问题，测试selectNode（选择服务节点）方法是为了保证选择策略逻辑没有问题。


/** * 负载均衡服务测试类 */public class LoadBalanceServiceTest {    /**     * 测试: 构造方法     */    @Test    public void testConstructor() {        // 模拟依赖方法        LoadBalanceStrategy loadBalanceStrategy = Mockito.mock(LoadBalanceStrategy.class);        Mockito.doReturn(LoadBalanceStrategyType.RANDOM).when(loadBalanceStrategy).supportType();
        // 调用测试方法        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(loadBalanceStrategy));        Map<LoadBalanceStrategyType, LoadBalanceStrategy> strategyMap =            Whitebox.getInternalState(loadBalanceService, "strategyMap");        Assert.assertEquals("策略映射大小不一致", 1, strategyMap.size());        Assert.assertEquals("策略映射对象不一致", loadBalanceStrategy, strategyMap.get(LoadBalanceStrategyType.RANDOM));
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).supportType();    }
    /**     * 测试: 选择服务节点-正常     */    @Test    public void testSelectNodeWithNormal() {        // 模拟依赖方法        LoadBalanceStrategy loadBalanceStrategy = Mockito.mock(LoadBalanceStrategy.class);        // 模拟依赖方法: loadBalanceStrategy.supportType        Mockito.doReturn(LoadBalanceStrategyType.RANDOM).when(loadBalanceStrategy).supportType();        // 模拟依赖方法: loadBalanceStrategy.selectNode        ServerNode serverNode = Mockito.mock(ServerNode.class);        Mockito.doReturn(serverNode).when(loadBalanceStrategy)            .selectNode(Mockito.anyList(), Mockito.any(ClientRequest.class));
        // 调用测试方法        List<ServerNode> serverNodeList = CastUtils.cast(Mockito.mock(List.class));        ClientRequest clientRequest = Mockito.mock(ClientRequest.class);        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(loadBalanceStrategy));        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode,            loadBalanceService.selectNode(LoadBalanceStrategyType.RANDOM, serverNodeList, clientRequest));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: loadBalanceStrategy.supportType        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).supportType();        // 验证依赖方法: loadBalanceStrategy.selectNode        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).selectNode(serverNodeList, clientRequest);    }}

其实，不只是策略模式，很多模式下都不建议联合测试，而是推荐采用独立的单元测试。因为单元测试是白盒测试——一种专注于自身代码逻辑的测试。

五、如何测试Lambda表达式

在有些单元测试中，Lambda表达式并不一定被执行，所以导致Lambda表达式没有被测试。

5.1. 案例代码

这里，以从ODPS中查询用户交易订单为例说明。

5.1.1. 被测代码

交易订单查询服务，其中有一段转化订单的Lambda表达式。


/** * 交易订单服务 */@Servicepublic class TradeOrderService {    /** 注入依赖对象 */    /** 交易ODPS服务 */    @Autowired    private TradeOdpsService tradeOdpsService;
    /**     * 查询交易订单     *      * @param userId 用户标识     * @param maxCount 最大数量     * @return 交易订单列表     */    public List<TradeOrderVO> queryTradeOrder(Long userId, Integer maxCount) {        String format = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "query_trade_order.sql");        String sql = String.format(format, userId, maxCount);        return tradeOdpsService.executeQuery(sql, record -> {            TradeOrderVO tradeOrder = new TradeOrderVO();            tradeOrder.setId(record.getBigint("id"));            // ...            return tradeOrder;        });    }}

5.1.2. 依赖代码

封装了通用的ODPS查询方法。


/** * 交易ODPS服务类 */@Slf4j@Servicepublic class TradeOdpsService {    /** 注入依赖对象 */    /** 交易ODPS */    @Resource(name = "tradeOdps")    private Odps tradeOdps;
    /**     * 执行查询     *     * @param <T> 模板类型     * @param sql SQL语句     * @param dataParser 数据解析器     * @return 查询结果列表     */    public <T> List<T> executeQuery(String sql, Function<Record, T> dataParser) {        try {            // 打印提示信息            log.info("开始执行ODPS数据查询...");
            // 执行ODPS查询            Instance instance = SQLTask.run(tradeOdps, sql);            instance.waitForSuccess();
            // 获取查询结果            List<Record> recordList = SQLTask.getResult(instance);            if (CollectionUtils.isEmpty(recordList)) {                log.info("完成执行ODPS数据查询: totalSize=0");                return Collections.emptyList();            }
            // 依次读取数据            List<T> dataList = new ArrayList<>();            for (Record record : recordList) {                T data = dataParser.apply(record);                if (Objects.nonNull(data)) {                    dataList.add(data);                }            }
            // 打印提示信息            log.info("完成执行ODPS数据查询: totalSize={}", dataList.size());
            // 返回查询结果            return dataList;        } catch (OdpsException e) {            log.warn("执行ODPS数据查询异常: sql={}", sql, e);            throw new BusinessException("执行ODPS数据查询异常", e);        }    }}

5.2. 方法1：直接测试法（不推荐）

按照通用的单元测试方法进行测试，发现Lambda表达式没有被测试到。


/** * 交易订单服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class TradeOrderServiceTest {    /** 定义静态常量 */    /** 资源路径 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testTradeOrderService/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 交易ODPS服务 */    @Mock    private TradeOdpsService tradeOdpsService;
    /** 定义测试对象 */    /** 交易订单服务 */    @InjectMocks    private TradeOrderService tradeOrderService;
    /**     * 测试: 查询交易订单-正常     */    @Test    public void testQueryTradeOrderWithNormal() {        // 模拟依赖方法        // 模拟依赖方法: tradeOdpsService.executeQuery        List<TradeOrderVO> tradeOrderList = CastUtils.cast(Mockito.mock(List.class));        Mockito.doReturn(tradeOrderList).when(tradeOdpsService).executeQuery(Mockito.anyString(), Mockito.any());
        // 调用测试方法        Long userId = 12345L;        Integer maxCount = 100;        Assert.assertSame("交易订单列表不一致", tradeOrderList, tradeOrderService.queryTradeOrder(userId, maxCount));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: tradeOdpsService.executeQuery        String path = RESOURCE_PATH + "testQueryTradeOrderWithNormal/";        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "queryTradeOrder.sql");        Mockito.verify(tradeOdpsService).executeQuery(Mockito.eq(text), Mockito.any());    }}

5.3. 方法2：联合测试法（不推荐）

有人建议，可以把TradeOrderService（交易订单服务）和TradeOdpsService（交易ODPS服务）联合测试，这样就可以保证Lambda表达式被测试到。


/** * 交易订单服务测试类 */@RunWith(PowerMockRunner.class)@PrepareForTest({SQLTask.class})public class TradeOrderServiceTest {    /** 定义静态常量 */    /** 资源路径 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testTradeOrderService/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 交易ODPS */    @Mock(name = "tradeOdps")    private Odps tradeOdps;
    /** 定义测试对象 */    /** 交易ODPS服务 */    @InjectMocks    private TradeOdpsService tradeOdpsService = Mockito.spy(TradeOdpsService.class);    /** 交易订单服务 */    @InjectMocks    private TradeOrderService tradeOrderService;
    /**     * 测试: 查询交易订单-正常     *      * @throws OdpsException ODPS异常     */    @Test    public void testQueryTradeOrderWithNormal() throws OdpsException {        // 模拟依赖方法        PowerMockito.mockStatic(SQLTask.class);        // 模拟依赖方法: SQLTask.run        Instance instance = Mockito.mock(Instance.class);        PowerMockito.when(SQLTask.run(Mockito.eq(tradeOdps), Mockito.anyString())).thenReturn(instance);        // 模拟依赖方法: SQLTask.getResult        Record record1 = PowerMockito.mock(Record.class);        Record record2 = PowerMockito.mock(Record.class);        List<Record> recordList = Arrays.asList(record1, record2);        PowerMockito.when(SQLTask.getResult(instance)).thenReturn(recordList);        // 模拟依赖方法: record.getString        Mockito.doReturn(1L).when(record1).getBigint("id");        Mockito.doReturn(2L).when(record2).getBigint("id");
        // 调用测试方法        Long userId = 12345L;        Integer maxCount = 100;        List<TradeOrderVO> tradeOrderList = tradeOrderService.queryTradeOrder(userId, maxCount);        String path = RESOURCE_PATH + "testQueryTradeOrderWithNormal/";        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "tradeOrderList.json");        Assert.assertEquals("交易订单列表不一致", text, JSON.toJSONString(tradeOrderList));
        // 验证依赖方法        PowerMockito.verifyStatic(SQLTask.class);        // 验证依赖方法: SQLTask.run        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "queryTradeOrder.sql");        SQLTask.run(tradeOdps, text);        // 验证依赖方法: SQLTask.getResult        SQLTask.getResult(instance);        // 验证依赖方法: instance.waitForSuccess        Mockito.verify(instance).waitForSuccess();        // 验证依赖方法: record.getString        Mockito.verify(record1).getBigint("id");        Mockito.verify(record2).getBigint("id");    }}

主要问题：需要了解TradeOdpsService.executeQuery（执行查询）方法的逻辑并构建单元测试用例，导致TradeOrderService.queryTradeOrder（查询交易订单）方法的单测测试用例非常复杂。

5.4. 方法3：重构测试法（推荐）

其实，只需要把这段Lambda表达式提取成一个convertTradeOrder（转化交易订单）方法，即可让代码变得清晰明了，又可以让代码更容易单元测试。

5.4.1. 重构代码

提取Lambda表达式为convertTradeOrder（转化交易订单）方法。


/** * 交易订单服务类 */@Servicepublic class TradeOrderService {    /** 注入依赖对象 */    /** 交易ODPS服务 */    @Autowired    private TradeOdpsService tradeOdpsService;
    /**     * 查询交易订单     *      * @param userId 用户标识     * @param maxCount 最大数量     * @return 交易订单列表     */    public List<TradeOrderVO> queryTradeOrder(Long userId, Integer maxCount) {        String format = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "query_trade_order.sql");        String sql = String.format(format, userId, maxCount);        return tradeOdpsService.executeQuery(sql, TradeOrderService2::convertTradeOrder);    }
    /**     * 转化交易订单     *      * @param record ODPS记录     * @return 交易订单     */    private static TradeOrderVO convertTradeOrder(Record record) {        TradeOrderVO tradeOrder = new TradeOrderVO();        tradeOrder.setId(record.getBigint("id"));        // ...        return tradeOrder;    }}

5.4.2. 测试用例

针对queryTradeOrder（查询交易订单）方法和convertTradeOrder（转化交易订单）方法分别进行单元测试。


/** * 交易订单服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class TradeOrderServiceTest {    /** 定义静态常量 */    /** 资源路径 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testTradeOrderService/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 交易ODPS服务 */    @Mock    private TradeOdpsService tradeOdpsService;
    /** 定义测试对象 */    /** 交易订单服务 */    @InjectMocks    private TradeOrderService tradeOrderService;
    /**     * 测试: 查询交易订单-正常     */    @Test    public void testQueryTradeOrderWithNormal() {        // 模拟依赖方法        // 模拟依赖方法: tradeOdpsService.executeQuery        List<TradeOrderVO> tradeOrderList = CastUtils.cast(Mockito.mock(List.class));        Mockito.doReturn(tradeOrderList).when(tradeOdpsService).executeQuery(Mockito.anyString(), Mockito.any());
        // 调用测试方法        Long userId = 12345L;        Integer maxCount = 100;        Assert.assertSame("交易订单列表不一致", tradeOrderList, tradeOrderService.queryTradeOrder(userId, maxCount));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: tradeOdpsService.executeQuery        String path = RESOURCE_PATH + "testQueryTradeOrderWithNormal/";        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "queryTradeOrder.sql");        Mockito.verify(tradeOdpsService).executeQuery(Mockito.eq(text), Mockito.any());    }
    /**     * 测试: 转化交易订单     *      * @throws Exception 异常信息     */    @Test    public void testConvertTradeOrder() throws Exception {        // 模拟依赖方法        Long id = 12345L;        Record record = Mockito.mock(Record.class);        Mockito.doReturn(id).when(record).getBigint("id");
        // 调用测试方法        TradeOrderVO tradeOrder = Whitebox.invokeMethod(TradeOrderService2.class, "convertTradeOrder", record);        Assert.assertEquals("订单标识不一致", id, tradeOrder.getId());
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(record).getBigint("id");    }}

六、如何测试链式调用

在日常编码过程中，很多人都喜欢使用链式调用，这样可以让代码变得更简洁。

6.1. 案例代码

这里，通过修改后的添加跨域支持代码来举例说明（原方法没有返回值）。


/** * 跨域辅助类 */public class CorsHelper {    /** 定义静态常量 */    /** 最大生命周期 */    private static final long MAX_AGE = 3600L;
    /**     * 添加跨域支持     *      * @param registry 跨域注册器     * @return 跨域注册     */    public static CorsRegistration addCorsMapping(CorsRegistry registry) {        return registry.addMapping("/**")            .allowedOrigins("*")            .allowedMethods("GET", "HEAD", "POST", "PUT", "DELETE", "OPTIONS")            .allowCredentials(true)            .maxAge(MAX_AGE)            .allowedHeaders("*");    }}

6.2. 方法1：普通测试法（不推荐）

正常情况下，每一个依赖对象及其调用方法都要mock，编写的代码如下：


/** * 跨域辅助测试类 */public class CorsHelperTest {
    /**     * 测试: 添加跨域支持     */    @Test    public void testAddCorsMapping() {        // 模拟依赖方法        CorsRegistry registry = Mockito.mock(CorsRegistry.class);        CorsRegistration registration = Mockito.mock(CorsRegistration.class);        Mockito.doReturn(registration).when(registry).addMapping(Mockito.anyString());        Mockito.doReturn(registration).when(registration).allowedOrigins(Mockito.any());        Mockito.doReturn(registration).when(registration).allowedMethods(Mockito.any());        Mockito.doReturn(registration).when(registration).allowCredentials(Mockito.anyBoolean());        Mockito.doReturn(registration).when(registration).maxAge(Mockito.anyLong());        Mockito.doReturn(registration).when(registration).allowedHeaders(Mockito.any());
        // 调用测试方法        Assert.assertEquals("跨域注册不一致", registration, CorsHelper.addCorsMapping(registry));
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(registry).addMapping("/**");        Mockito.verify(registration).allowedOrigins("*");        Mockito.verify(registration).allowedMethods("GET", "HEAD", "POST", "PUT", "DELETE", "OPTIONS");        Mockito.verify(registration).allowCredentials(true);        Mockito.verify(registration).maxAge(3600L);        Mockito.verify(registration).allowedHeaders("*");    }}

6.3. 方法2：利用RETURNS_DEEP_STUBS参数法（推荐）

对于链式调用，Mockito提供了更加简便的单元测试方法——提供Mockito.RETURNS_DEEP_STUBS参数，实现链式调用返回对象的自动mock。利用Mockito.RETURNS_DEEP_STUBS参数编写的测试用例如下：


/** * 跨域辅助测试类 */public class CorsHelperTest {    /**     * 测试: 添加跨域支持     */    @Test    public void testAddCorsMapping() {        // 模拟依赖方法        CorsRegistry registry = Mockito.mock(CorsRegistry.class, Answers.RETURNS_DEEP_STUBS);        CorsRegistration registration = Mockito.mock(CorsRegistration.class);        Mockito.when(registry.addMapping(Mockito.anyString())            .allowedOrigins(Mockito.any())            .allowedMethods(Mockito.any())            .allowCredentials(Mockito.anyBoolean())            .maxAge(Mockito.anyLong())            .allowedHeaders(Mockito.any()))            .thenReturn(registration);
        // 调用测试方法        Assert.assertEquals("跨域注册不一致", registration, CorsHelper.addCorsMapping(registry));
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(registry.addMapping("/**")            .allowedOrigins("*")            .allowedMethods("GET", "HEAD", "POST", "PUT", "DELETE", "OPTIONS")            .allowCredentials(true)            .maxAge(3600L))            .allowedHeaders("*");    }}

代码说明：

在mock对象时，需要指定Mockito.RETURNS_DEEP_STUBS参数；
在mock方法时，采用when-then模式，when内容是链式调用，then内容是返回的值；
在verify方法时，只需要验证最后1次方法调用，verify内容是前n次链式调用；如果验证时某个方法调用的某个参数指定错误时，最后一个方法调用验证将因为这个mock对象没有方法调用而抛出异常。

6.4. 方法3：利用RETURNS_SELF参数法（推荐）

对于相同返回值的链式调用，Mockito提供了更加简便的单元测试方法——提供Mockito.RETURNS_SELF参数，实现链式调用返回对象的自动mock，而且还能返回同一mock对象。利用Mockito.RETURNS_SELF参数编写的测试用例如下：


/** * 跨域辅助测试类 */public class CorsHelperTest {    /**     * 测试: 添加跨域支持     */    @Test    public void testAddCorsMapping() {        // 模拟依赖方法        CorsRegistry registry = Mockito.mock(CorsRegistry.class);        CorsRegistration registration = Mockito.mock(CorsRegistration.class, Answers.RETURNS_SELF);        Mockito.doReturn(registration).when(registry).addMapping(Mockito.anyString());
        // 调用测试方法        Assert.assertEquals("跨域注册不一致", registration, CorsHelper.addCorsMapping(registry));
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(registry).addMapping("/**");        Mockito.verify(registration).allowedOrigins("*");        Mockito.verify(registration).allowedMethods("GET", "HEAD", "POST", "PUT", "DELETE", "OPTIONS");        Mockito.verify(registration).allowCredentials(true);        Mockito.verify(registration).maxAge(3600L);        Mockito.verify(registration).allowedHeaders("*");    }}

代码说明：

在mock对象时，对于自返回对象，需要指定Mockito.RETURNS_SELF参数；
在mock方法时，无需对自返回对象进行mock方法，因为框架已经mock方法返回了自身；
在verify方法时，可以像普通测试法一样优美地验证所有方法调用。

方法对比：

普通测试法：mock调用方法语句较多；
利用RETURNS_DEEP_STUBS参数法：mock调用方法语句较少，适合于链式调用返回不同值；
利用RETURNS_SELF参数法：mock调用方法语句最少，适合于链式调用返回相同值。

七、如何测试相同参数返回不同值

在有些场景下，存在相同参数多次调用返回不同值的情况，比如：读取文本文件的readLine方法。

7.1. 案例代码

这里，以ODPS的RecordReader为例，读取每一行数据记录。


/** * 读取数据 * * @param <T> 模板类型 * @param recordReader 记录读取器 * @param dataParser 数据解析器 * @return 数据列表 * @throws IOException IO异常 */public static <T> List<T> readData(RecordReader recordReader, Function<Record, T> dataParser) throws IOException {    Record record;    List<T> dataList = new ArrayList<>();    while (Objects.nonNull(record = recordReader.read())) {        T data = dataParser.apply(record);        if (Objects.nonNull(data)) {            dataList.add(data);        }    }    return dataList;}

7.2. 测试用例

为了mock相同参数返回不同值，需要使用到Mockito.doReturn的可变数组功能。


/** * 测试: 读取数据-正常 *  * @throws IOException IO异常 */@Testpublic void testReadDataWithNormal() throws IOException {    // 模拟依赖方法    // 模拟依赖方法: recordReader.read    Record record1 = Mockito.mock(Record.class);    Record record2 = Mockito.mock(Record.class);    TunnelRecordReader recordReader = Mockito.mock(TunnelRecordReader.class);    Mockito.doReturn(record1, record2, null).when(recordReader).read();    // 模拟依赖方法: dataParser.apply    Function<Record, Object> dataParser = CastUtils.cast(Mockito.mock(Function.class));    Object object1 = new Object();    Object object2 = new Object();    Mockito.doReturn(object1).when(dataParser).apply(record1);    Mockito.doReturn(object2).when(dataParser).apply(record2);
    // 调用测试方法    List<Object> dataList = OdpsHelper.readData(recordReader, dataParser);    Assert.assertEquals("数据列表不一致", Arrays.asList(object1, object2), dataList);
    // 验证依赖方法    // 验证依赖方法: recordReader.read    Mockito.verify(recordReader, Mockito.times(3)).read();    // 验证依赖方法: dataParser.apply    Mockito.verify(dataParser).apply(record1);    Mockito.verify(dataParser).apply(record2);}

八、如何测试已变更的方法参数值

在单元测试中，我们通常通过ArgumentCaptor进行方法参数捕获并验证。但是，在有些情况下，我们捕获的可能是已经变更的方法参数，所以无法对这些方法参数值进行验证。

8.1. 案例代码

这里，以分批读取并保存ODPS数据为例说明。其中，dataList在每次存储后，都进行了一次清除操作。


/** * 读取数据 * * @param <T> 模板类型 * @param recordReader 记录读取器 * @param batchSize 批量大小 * @param dataParser 数据解析器 * @param dataStorage 数据存储器 * @throws IOException IO异常 */public static <T> void readData(RecordReader recordReader, int batchSize,    Function<Record, T> dataParser, Consumer<List<T>> dataStorage) throws IOException {    // 依次读取数据    Record record;    List<T> dataList = new ArrayList<>(batchSize);    while (Objects.nonNull(record = recordReader.read())) {        // 解析添加数据        T data = dataParser.apply(record);        if (Objects.nonNull(data)) {            dataList.add(data);        }
        // 批量存储数据        if (dataList.size() == batchSize) {            dataStorage.accept(dataList);            dataList.clear();        }    }
    // 存储剩余数据    if (CollectionUtils.isNotEmpty(dataList)) {        dataStorage.accept(dataList);        dataList.clear();    }}

8.2. 问题测试

通常情况下，我们利用ArgumentCaptor编写的测试用例如下：


/** * 测试: 读取数据-正常 *  * @throws IOException IO异常 */@Testpublic void testReadDataWithNormal() throws IOException {    // 模拟依赖方法    // 模拟依赖方法: recordReader.read    Record record1 = Mockito.mock(Record.class);    Record record2 = Mockito.mock(Record.class);    TunnelRecordReader recordReader = Mockito.mock(TunnelRecordReader.class);    Mockito.doReturn(record1, record2, null).when(recordReader).read();    // 模拟依赖方法: dataParser.apply    Function<Record, Object> dataParser = CastUtils.cast(Mockito.mock(Function.class));    Object object1 = new Object();    Object object2 = new Object();    Mockito.doReturn(object1).when(dataParser).apply(record1);    Mockito.doReturn(object2).when(dataParser).apply(record2);
    // 调用测试方法    int batchSize = 2;    Consumer<List<Object>> dataStorage = CastUtils.cast(Mockito.mock(Consumer.class));    OdpsHelper.readData(recordReader, batchSize, dataParser, dataStorage);
    // 验证依赖方法    // 验证依赖方法: recordReader.read    Mockito.verify(recordReader, Mockito.times(3)).read();    // 验证依赖方法: dataParser.apply    Mockito.verify(dataParser).apply(record1);    Mockito.verify(dataParser).apply(record2);    // 验证依赖方法: dataStorage.test    ArgumentCaptor<List<Object>> dataListCaptor = CastUtils.cast(ArgumentCaptor.forClass(List.class));    Mockito.verify(dataStorage).accept(dataListCaptor.capture());    Assert.assertEquals("数据列表不一致", Arrays.asList(object1, object2), dataListCaptor.getValue());}

执行该单元测试后，会出现以下错误：


java.lang.AssertionError: 数据列表不一致 expected:<[java.lang.Object@7eaa2bc6, java.lang.Object@6dae70f9]> but was:<[]>

因为，我们捕获的方法参数dataList只是一个对象引用，其数据内容早已被clear方法清除干净了。

8.3. 正确测试

对于这种情况，我们可以利用Mockito.doAnswer来保存这些临时值，最后再进行统一的数据验证。


/** * 测试: 读取数据-正常 *  * @throws IOException IO异常 */@Testpublic void testReadDataWithNormal() throws IOException {    // 模拟依赖方法    // 模拟依赖方法: recordReader.read    Record record1 = Mockito.mock(Record.class);    Record record2 = Mockito.mock(Record.class);    TunnelRecordReader recordReader = Mockito.mock(TunnelRecordReader.class);    Mockito.doReturn(record1, record2, null).when(recordReader).read();    // 模拟依赖方法: dataParser.apply    Function<Record, Object> dataParser = CastUtils.cast(Mockito.mock(Function.class));    Object object1 = new Object();    Object object2 = new Object();    Mockito.doReturn(object1).when(dataParser).apply(record1);    Mockito.doReturn(object2).when(dataParser).apply(record2);    // 模拟依赖方法: dataStorage.test    List<Object> dataList = new ArrayList<>();    Consumer<List<Object>> dataStorage = CastUtils.cast(Mockito.mock(Consumer.class));    Mockito.doAnswer(invocation -> dataList.addAll(invocation.getArgument(0)))        .when(dataStorage).accept(Mockito.anyList());
    // 调用测试方法    int batchSize = 2;    OdpsHelper.readData(recordReader, batchSize, dataParser, dataStorage);    Assert.assertEquals("数据列表不一致", Arrays.asList(object1, object2), dataList);
    // 验证依赖方法    // 验证依赖方法: recordReader.read    Mockito.verify(recordReader, Mockito.times(3)).read();    // 验证依赖方法: dataParser.apply    Mockito.verify(dataParser).apply(record1);    Mockito.verify(dataParser).apply(record2);    // 验证依赖方法: dataStorage.test    Mockito.verify(dataStorage).accept(Mockito.anyList());}

九、如何测试相同返回值的代码分支

在业务代码中，经常会出现不同的代码分支返回相同值的情况。这个时候，仅通过验证返回值是没法判断是否命中了对应的代码分支的。那么，这种情况如何进行单元测试呢？

9.1. 案例代码

这里，以灰度发布服务判定方法为例说明。


/** * 灰度发布服务类 */@Slf4j@Servicepublic class GrayReleaseService {    /** 定义静态常量 */    /** 灰度发布分子 */    private static final long GRAY_NUMERATOR = 0L;    /** 灰度发布分母 */    private static final long GRAY_DENOMINATOR = 10000L;
    /** 注入依赖对象 */    /** 灰度发布配置 */    @Autowired    private GrayReleaseConfig grayReleaseConfig;
    /**     * 是否灰度发布     *      * @param key 主键     * @param channel 渠道     * @param userId 用户标识     * @param value 取值     * @return 判断结果     */    public boolean isGrayRelease(String key, String channel, String userId, Object value) {        // 判断灰度发布取值        if (Objects.isNull(value)) {            log.info("命中灰度取值为空");            return false;        }
        // 获取灰度发布映射        Map<String, GrayReleaseItem> grayReleaseMap = grayReleaseConfig.getGrayReleaseMap();        if (MapUtils.isEmpty(grayReleaseMap)) {            log.info("命中灰度发布映射为空");            return false;        }
        // 获取灰度发布项        GrayReleaseItem grayReleaseItem = grayReleaseMap.get(key);        if (Objects.isNull(grayReleaseItem)) {            log.info("命中灰度发布映项为空: key={}", key);            return false;        }
        // 判断渠道白名单        Set<String> channelWhiteSet = grayReleaseItem.getChannelWhiteSet();        if (CollectionUtils.isNotEmpty(channelWhiteSet) && channelWhiteSet.contains(channel)) {            log.info("命中渠道白名单灰度: key={}, channel={}", key, channel);            return true;        }
        // 判断用户白名单        Set<String> userIdWhiteSet = grayReleaseItem.getUserIdWhiteSet();        if (CollectionUtils.isNotEmpty(userIdWhiteSet) && userIdWhiteSet.contains(userId)) {            log.info("命中用户白名单灰度: key={}, userId={}", key, userId);            return true;        }
        // 判断灰度发布比例        long grayNumerator = Optional.ofNullable(grayReleaseItem.getGrayNumerator()).orElse(GRAY_NUMERATOR);        long grayDenominator = Optional.ofNullable(grayReleaseItem.getGrayDenominator()).orElse(GRAY_DENOMINATOR);        boolean isGray = Math.abs(Objects.hashCode(value)) % grayDenominator <= grayNumerator;        log.info("命中灰度发布比例: key={}, value={}, isGray={}", key, value, isGray);        return isGray;    }}

9.2. 普通测试法（不推荐）

这里，只测试了命中渠道白名单的情况。


/** * 灰度发布服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class GrayReleaseServiceTest {    /** 模拟依赖方法 */    /** 灰度发布配置 */    @Mock    private GrayReleaseConfig grayReleaseConfig;
    /** 定义测试对象 */    /** 灰度发布服务 */    @InjectMocks    private GrayReleaseService grayReleaseService;
    /**     * 测试: 是否灰度发布-命中渠道白名单     */    @Test    public void testIsGrayReleaseWithChannelWhiteSet() {        // 模拟依赖方法        GrayReleaseItem grayReleaseItem = new GrayReleaseItem();        grayReleaseItem.setChannelWhiteSet(Sets.newHashSet("alipay"));        grayReleaseItem.setUserIdWhiteSet(Sets.newHashSet("123456"));        Map<String, GrayReleaseItem> grayReleaseMap = Maps.newHashMap();        grayReleaseMap.put("test", grayReleaseItem);        Mockito.doReturn(grayReleaseMap).when(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();
        // 调用测试方法        String key = "test";        String channel = "alipay";        String userId = "123456";        Object value = 1234567890L;        Assert.assertTrue("判断结果不为真", grayReleaseService.isGrayRelease(key, channel, userId, value));
        // 验证依赖方法        Mockito.verify(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();    }}

在一次代码重构中，把"判断用户白名单"放在"判断渠道白名单"之前，这个单元测试是无法检测出来的。

9.3. 验证测试法（推荐）

通过对mock方法的验证，可以相对准确地确定命中的代码分支。


/** * 灰度发布服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class GrayReleaseServiceTest {    /** 模拟依赖方法 */    /** 灰度发布配置 */    @Mock    private GrayReleaseConfig grayReleaseConfig;
    /** 定义测试对象 */    /** 灰度发布服务 */    @InjectMocks    private GrayReleaseService grayReleaseService;
    /**     * 测试: 是否灰度发布-命中渠道白名单     */    @Test    public void testIsGrayReleaseWithChannelWhiteSet() {        // 模拟依赖方法        // 模拟依赖方法: grayReleaseItem.getChannelWhiteSet        GrayReleaseItem grayReleaseItem = Mockito.mock(GrayReleaseItem.class);        Mockito.doReturn(Sets.newHashSet("alipay")).when(grayReleaseItem).getChannelWhiteSet();        // 模拟依赖方法: grayReleaseItem.getUserIdWhiteSet        Mockito.doReturn(Sets.newHashSet("123456")).when(grayReleaseItem).getUserIdWhiteSet();        // 模拟依赖方法: grayReleaseConfig.getGrayReleaseMap        Map<String, GrayReleaseItem> grayReleaseMap = Maps.newHashMap();        grayReleaseMap.put("test", grayReleaseItem);        Mockito.doReturn(grayReleaseMap).when(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();
        // 调用测试方法        String key = "test";        String channel = "alipay";        String userId = "123456";        Object value = 1234567890L;        Assert.assertTrue("判断结果不为真", grayReleaseService.isGrayRelease(key, channel, userId, value));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: grayReleaseConfig.getGrayReleaseMap        Mockito.verify(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();        // 验证依赖方法: grayReleaseItem.getChannelWhiteSet        Mockito.verify(grayReleaseItem).getChannelWhiteSet();
        // 验证依赖对象        Mockito.verifyNoMoreInteractions(grayReleaseConfig, grayReleaseItem);    }}

如果把"判断用户白名单"放在"判断渠道白名单"之前，这个单元测试会报出以下错误日志：


Wanted but not invoked:grayReleaseItem.getChannelWhiteSet();

错误日志告诉我们，grayReleaseItem.getChannelWhiteSet方法并没有被调用，所以不可能命中渠道白名单代码分支。

9.4. 日志测试法（推荐）

对于有日志打印的代码，可以通过验证日志方法来确定命中的代码分支，而且这种验证方法是非常简单直白的。如果没有日志打印，我们也可以添加日志打印（可能会涉及日志存储成本的增加）。


/** * 灰度发布服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class GrayReleaseServiceTest {    /** 模拟依赖方法 */    /** 日志器 */    @Mock    private Logger log;    /** 灰度发布配置 */    @Mock    private GrayReleaseConfig grayReleaseConfig;
    /** 定义测试对象 */    /** 灰度发布服务 */    @InjectMocks    private GrayReleaseService grayReleaseService;
    /**     * 在测试前     */    @Before    public void beforeTest() {        FieldHelper.writeStaticFinalField(GrayReleaseService.class, "log", log);    }
    /**     * 测试: 是否灰度发布-命中渠道白名单     */    @Test    public void testIsGrayReleaseWithChannelWhiteSet() {        // 模拟依赖方法        GrayReleaseItem grayReleaseItem = new GrayReleaseItem();        grayReleaseItem.setChannelWhiteSet(Sets.newHashSet("alipay"));        grayReleaseItem.setUserIdWhiteSet(Sets.newHashSet("123456"));        Map<String, GrayReleaseItem> grayReleaseMap = Maps.newHashMap();        grayReleaseMap.put("test", grayReleaseItem);        Mockito.doReturn(grayReleaseMap).when(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();
        // 调用测试方法        String key = "test";        String channel = "alipay";        String userId = "123456";        Object value = 1234567890L;        Assert.assertTrue("判断结果不为真", grayReleaseService.isGrayRelease(key, channel, userId, value));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: grayReleaseConfig.getGrayReleaseMap        Mockito.verify(grayReleaseConfig).getGrayReleaseMap();        // 验证依赖方法: log.info        Mockito.verify(log).info("命中渠道白名单灰度: key={}, channel={}", key, channel);
        // 验证依赖对象        Mockito.verifyNoInteractions(log, grayReleaseConfig);    }}

如果把"判断用户白名单"放在"判断渠道白名单"之前，这个单元测试会报出以下错误日志：


Argument(s) are different! Wanted:log.info(    "命中渠道白名单灰度: key={}, channel={}",    "test",    "alipay");-> at ...Actual invocations have different arguments:log.info(    "命中用户白名单灰度: key={}, userId={}",    "test",    "123456");

错误日志告诉我们，我们期望命中渠道白名单灰度代码分支，实际却命中的是用户白名单灰度代码分支。

十、如何测试多线程并发编程

Java多线程并发编程，就是通过多个线程同时执行多个任务来缩短执行时间、提高执行效率的方法。在JDK1.8中，新增了CompletableFuture类，实现了对任务编排的能力——可以轻松地组织不同任务的运行顺序、规则及方式。

10.1. 案例代码

这里，以并行获取批量交易订单为例说明。


/** * 交易订单服务类 */@Slf4j@Servicepublic class TradeOrderService {    /** 定义静态常量 */    /** 等待时间(毫秒) */    private static final long WAIT_TIME = 1000L;
    /** 注入依赖对象 */    /** 交易订单DAO */    @Autowired    private TradeOrderDAO tradeOrderDAO;    /** 执行器服务 */    @Autowired    private ExecutorService executorService;
    /**     * 获取交易订单列表     *      * @param orderIdList 订单标识列表     * @return 交易订单列表     */    public List<TradeOrderVO> getTradeOrders(List<Long> orderIdList) {        // 检查订单标识列表        if (CollectionUtils.isEmpty(orderIdList)) {            return Collections.emptyList();        }
        // 获取交易订单期望        List<CompletableFuture<TradeOrderVO>> futureList = orderIdList.stream()            .map(this::getTradeOrder).collect(Collectors.toList());
        // 聚合交易订单期望        CompletableFuture<List<TradeOrderVO>> joinFuture =            CompletableFuture.allOf(futureList.toArray(new CompletableFuture[0]))                .thenApply(v -> futureList.stream().map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList()));
        // 返回交易订单列表        try {            return joinFuture.get(WAIT_TIME, TimeUnit.MILLISECONDS);        } catch (InterruptedException e) {            Thread.currentThread().interrupt();            log.warn("获取订单中断异常", e);            throw new BusinessException("获取订单中断异常", e);        } catch (ExecutionException | TimeoutException | RuntimeException e) {            log.warn("获取订单其它异常", e);            throw new BusinessException("获取订单其它异常", e);        }    }
    /**     * 获取交易订单     *      * @param orderId 订单标识     * @return 交易订单期望     */    private CompletableFuture<TradeOrderVO> getTradeOrder(Long orderId) {        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> tradeOrderDAO.get(orderId), executorService)            .thenApply(TradeOrderService::convertTradeOrder);    }
    /**     * 转化交易订单     *      * @param tradeOrder 交易订单DO     * @return 交易订单VO     */    private static TradeOrderVO convertTradeOrder(TradeOrderDO tradeOrder) {        TradeOrderVO tradeOrderVO = new TradeOrderVO();        tradeOrderVO.setId(tradeOrder.getId());        // ...        return tradeOrderVO;    }}

10.2. 测试用例

对于多线程并发编程，如果采集mock静态方法的方式进行单元测试，将会使单元测试用例变得非常复杂。通过实践总结，采用注入线程池的方式，将会使单元测试用例变得非常简单。


/** * 交易订单服务测试类 */@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)public class TradeOrderServiceTest {
    /** 定义静态常量 */    /** 资源路径 */    private static final String RESOURCE_PATH = "testTradeOrderService/";
    /** 模拟依赖对象 */    /** 交易订单DAO */    @Mock    private TradeOrderDAO tradeOrderDAO;    /** 执行器服务 */    @Spy    private ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    /** 定义测试对象 */    /** 交易订单服务 */    @InjectMocks    private TradeOrderService tradeOrderService;
    /**     * 测试: 获取交易订单列表-正常     */    @Test    public void testGetTradeOrdersWithNormal() {        // 模拟依赖方法        // 模拟依赖方法: tradeOrderDAO.get        String path = RESOURCE_PATH + "testGetTradeOrdersWithNormal/";        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "tradeOrderMap.json");        Map<Long, TradeOrderDO> tradeOrderMap = JSON.parseObject(text, new TypeReference<Map<Long, TradeOrderDO>>() {});        Mockito.doAnswer(invocation -> tradeOrderMap.get(invocation.getArgument(0)))            .when(tradeOrderDAO).get(Mockito.anyLong());
        // 调用测试方法        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "orderIdList.json");        List<Long> orderIdList = JSON.parseArray(text, Long.class);        List<TradeOrderVO> tradeOrderList = tradeOrderService.getTradeOrders(orderIdList);        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), path + "tradeOrderList.json");        Assert.assertEquals("交易订单列表不一致", text, JSON.toJSONString(tradeOrderList));
        // 验证依赖方法        // 验证依赖方法: tradeOrderDAO.get        ArgumentCaptor<Long> orderIdCaptor = ArgumentCaptor.forClass(Long.class);        Mockito.verify(tradeOrderDAO, Mockito.atLeastOnce()).get(orderIdCaptor.capture());        Assert.assertEquals("订单标识列表不一致", orderIdList, orderIdCaptor.getAllValues());    }}

十一、附录

11.1. 引入Maven单测包


<dependency>    <groupId>junit</groupId>    <artifactId>junit</artifactId>    <version>4.13.1</version>    <scope>test</scope></dependency><dependency>    <groupId>org.mockito</groupId>    <artifactId>mockito-core</artifactId>    <version>3.3.3</version>    <scope>test</scope></dependency><dependency>    <groupId>org.powermock</groupId>    <artifactId>powermock-module-junit4</artifactId>    <version>2.0.9</version>    <scope>test</scope></dependency><dependency>    <groupId>org.powermock</groupId>    <artifactId>powermock-api-mockito2</artifactId>    <version>2.0.9</version>    <scope>test</scope></dependency>

11.2. 使用到的工具方法

11.2.1. 以字符串方式获取资源

ResourceHelper.getResourceAsString（以字符串方式获取资源）通过Apache的IOUtils.toString方法实现，提供以字符串方式获取资源的功能。


/** * 资源辅助类 */public final class ResourceHelper {    /**     * 以字符串方式获取资源     *      * @param clazz 类     * @param name 资源名称     * @return 字符串     */    public static <T> String getResourceAsString(Class<T> clazz, String name) {        try (InputStream is = clazz.getResourceAsStream(name)) {            return IOUtils.toString(is, StandardCharsets.UTF_8);        } catch (IOException e) {            throw new IllegalArgumentException(String.format("以字符串方式获取资源(%s)异常", name), e);        }    }}

11.2.2. 写入静态常量字段

FieldHelper.writeStaticFinalField（写入静态常量字段）通过Apache的FieldUtils相关方法实现，提供写入静态常量字段的功能。


/** * 字段辅助类 */public final class FieldHelper {    /**     * 写入静态常量字段     *      * @param clazz 类     * @param fieldName 字段名称     * @param fieldValue 字段取值     */    public static void writeStaticFinalField(Class<?> clazz, String fieldName, Object fieldValue) {        try {            Field field = clazz.getDeclaredField(fieldName);            FieldUtils.removeFinalModifier(field);            FieldUtils.writeStaticField(field, fieldValue, true);        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {            throw new UnsupportedOperationException("写入静态常量字段异常", e);        }    }}

后记

其实在很久之前，有人就希望我整理一个单元测试案例库。我迟迟没有行动，主要原因如下：

单元测试案例是无穷无尽的，如何系统化地呈现给读者是个大工程；
单元测试案例必须典型、合理、有意义，如何构建这些案例也很消耗精力。

现在，终于鼓起勇气整理这篇《Java单元测试典型案例集锦》，主要是因为单元测试案例是单元测试重要的一环，也是为了给我的Java单元测试系列文章划上一个完美的句号。

最后，根据本文主题吟诗一首：

《单测案例》
单元测试百家说，
案例总结方法多。
芳草满园花满目，
绿肥红瘦自斟酌。

往期系列文章：

收藏！Java编程技巧之单元测试用例编写流程

Java单元测试技巧之JSON序列化

那些年，我们写过的无效单元测试

Java编程技巧之单元测试用例简化方法（内含案例）

Java工程师必读手册

工匠追求“术”到极致，其实就是在寻“道”，且离悟“道”也就不远了，亦或是已经得道，这就是“工匠精神”——一种追求“以术得道”的精神。如果一个工匠只满足于“术”，不能追求“术”到极致去悟“道”，那只是一个靠“术”养家糊口的工匠而已。作者根据多年来的实践探索，总结了大量的Java编码之“术”，试图阐述出心中的Java编码之“道”。

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