如何通过变异测试助力Java项目单测覆盖率提升

官方解释

通俗地讲，变异测试会在程序编译或运行时产生微小的突变（即“变异体”），理想的测试用例能够检测出突变体带来的程序行为异常。如果一个突变体能被测试用例发现该错误，则称其被消灭（即“killed”），表明该测试用例是有效的。反之，如果程序行为变化无法被测试用例捕获，则称突变体存活（即“survived”），表明该测试用例是无效的，需要补充相应的突变测试用例。

PITest和Jumble都是Java程序中的变异测试工具，它们的作用是通过对程序代码进行人为修改（即“变异”）来生成一系列的变异体，然后运行测试用例对这些变异体进行测试，以评估测试用例的质量和覆盖率。相比于Jumble框架，PITest有以下优点：

• 独立的变异测试框架

• 支持多种语言

• 生成的变异体数量相对较多，因此PITest的覆盖率更高

• 会自动为每个测试用例生成变异体

基于以上优点和实际需求选择使用PITest框架。以下介绍使用PITest框架的过程。

1.maven引入PIT插件

2.被测代码

3.单测用例

4.在被测代码执行单元测试，确保单元测试用例都是通过的

5.通过mvn命令运行PIT，并生成mutationCoverage 报告。图中可以发现，代码覆盖度是90%，但Mutation覆盖度仅为76%。

生成的突变覆盖度报告结合了突变覆盖和线覆盖信息。其中，深绿色表示已经被测试用例覆盖的突变体，深粉色表示未被测试用例覆盖的突变体；浅粉色表示未被测试用例覆盖的代码行，浅绿色表示已被测试用例覆盖的代码行。

举例分析突变报告内容，源代码中红箭头所指的第12行对应于产生突变的红箭头指向的第12行。该行代码由“changed conditional boundary”（即条件边界变更）引起了变异，但测试用例没有捕获到这个突变，因此该突变被标记为“survived”。

6.为了捕获这个突变，需要添加新的测试用例来覆盖边界条件，以达到让测试用例将突变杀掉（即“killed”）的目的。

7.再次运行PIT，并生成新的突变覆盖度报告。补充的测试用例将突变杀掉（即“killed”）。

通过上面的例子，可以是有多种变异类型的。下面是常见的变异测试类型

• 条件边界变异（Conditionals Boundary Mutator）

对关系运算(<, <=, >, >=)进行变异，例如把“<”突变成“<=”

• 反向条件变异（Negate Conditionals Mutator）

对关系运算(==, !=, <=, >=, <, >)进行变异，例如把"=="变成"!="

• 增量运算变异（Increments Mutator）

对递增或者递减的运算（++, --）进行变异，例如把“++”变成“--”

如果想单独测试某一种或某几种变异类型，可以在pom文件中configuration属性添加相关变异条件，例如