Go常用包(二十四):单元测试(testing)

1. 介绍

testing 包为Go 语言提供自动化测试的支持。通过 go test 命令来执行单元测试文件，单元测试文件命名格式为: xxx_test.go,在单元测试文件中,根据测试类型不同可以分为:功能测试函数、基准测试函数,区别如下:

2. 功能测试

2.1 编写规范

1. 函数格式

// 导入测试包
import "testing"
// 功能测试函数名
func TestName(t *testing.T) {
 t.Log("附加的日志信息")
 // 功能逻辑代码
 if true {
  // 错误时调用t.Error
  t.Error("报告测试失败")
 }
}

整理规则如下:

• 每个测试函数必须导入testing包
• 函数的名字必须以Test开头，可选的后缀名必须以大写字母开头
• 参数为t *testing.T
• 函数没有返回参数

2. 运行格式

通过在go test命令后添加-run参数，其值对应的是个正则表达式，只有匹配上的函数才会被go test命令执行，如下示例:

# 执行命令
go test -run=? 文件[目录]

-run值说明

2.2 测试示例

1. 代码详情

文件名:go_test.go

package test

import (
 "testing"
)

// 通过测试函数
func TestPass(t *testing.T) {
 t.Log("这个是通过测试函数")
}

// 不通过测试函数
func TestFail(t *testing.T) {
 t.Error("运行测试失败！")
}

2. 运行全部函数

➜  go test go_test.go -v
=== RUN   TestPass
    go_test.go:9: 这个是通过测试函数
--- PASS: TestPass (0.00s)
=== RUN   TestFail
    go_test.go:14: 运行测试失败！
--- FAIL: TestFail (0.00s)
FAIL
FAIL    command-line-arguments  1.635s
FAIL

go test命令添加-v参数，可以查看测试函数名称和运行时间

3. 运行指定函数

go test命令后添加-run参数，其值对应的是个正则表达式，只有匹配上的函数才会被go test命令执行，如下示例:

# 只执行函数TestPass
➜ go test go_test.go -v -run="Pass"
=== RUN   TestPass
    more_func_test.go:9: 这个是通过测试函数
--- PASS: TestPass (0.00s)
PASS
ok      command-line-arguments  0.889s
# 只执行TestFail函数
➜  go test go_test.go -v -run="Fail"
=== RUN   TestFail
    more_func_test.go:14: 运行测试失败！
--- FAIL: TestFail (0.00s)
FAIL
FAIL    command-line-arguments  0.198s
FAIL

2.3 子测试

从Go1.7+后新增了子测试，我们可以通过使用t.Run来执行子测试,具体使用如下:

1. 代码

package test

import (
 "testing"
)

// 子测试使用
func TestSubtest(t *testing.T) {
 // 子测试A
 t.Run("subA", func(t *testing.T) {
  t.Error("subA测试失败")
 })
 // 子测试B
 t.Run("subB", func(t *testing.T) {
  t.Log("subB测试成功！")
 })
}

2. 运行

➜ go test sub_test.go -v                    
=== RUN   TestSubtest
=== RUN   TestSubtest/subA
    sub_test.go:11: subA测试失败
=== RUN   TestSubtest/subB
    sub_test.go:15: subB测试成功！
--- FAIL: TestSubtest (0.00s)
    --- FAIL: TestSubtest/subA (0.00s)
    --- PASS: TestSubtest/subB (0.00s)
FAIL
FAIL    command-line-arguments  0.851s
FAIL

3. 基准测试

3.1 编写规范

1. 函数格式

基准测试就是在一定的工作负载之下检测程序性能的一种方法。基准测试函数的格式如下：

// 导入测试包
import "testing"
// 功能测试函数名
func BenchmarkName(b *testing.B){
   // 被测试代码放到循环内 
    for i:=0;i<b.N;i++{
     // 具体业务函数
   }
}

整理规则如下:

• 每个测试函数必须导入testing包
• 函数的名字必须以Benchmark开头，可选的后缀名必须以大写字母开头
• 参数为t *testing.B
• b.N是基准测试框架提供的，表示循环的次数，
• 函数没有返回参数

2. 运行格式

# 执行命令
go test -bench=? 文件[目录]

在Go中我们还是通过go test来执行基准测试，区别是需要加上参数-bench=?,而其中的?代表匹配函数名的正则表达式，匹配规则如下:

3.2 测试示例

1. 代码详情

package tmp

import (
 "testing"
)

// 变量赋值
func BenchmarkVar(b *testing.B) {
 strSlice := make([]string,10)
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  strSlice = append(strSlice,"go")
 }
}
// 字符串拼接
func BenchmarkMulti(b *testing.B) {
 str := ""
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  str = str + strconv.Itoa(i)
 }
}

@注意: 默认情况下，每个基准测试至少运行1秒。如果在Benchmark函数返回时没有到1秒，则b.N的值会增加，并且函数会再次运行。

2. 运行全部函数

# 执行/test/bench_test.go文件中的所有Benchmark*函数
➜ go test -bench=. ./test/bench_test.go 
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkSum-12         1000000000               0.2574 ns/op
BenchmarkMulti-12       1000000000               0.2529 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.187s

3. 运行指定函数

# 只匹配BenchmarkSum*的函数
➜ go test -bench=Sum ./test/bench_test.go
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkSum-12         1000000000               0.2588 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  0.457s

4. 测试结果说明

goos: darwin # 执行系统,常用的值：linux, windows, drawin (macOS)
goarch: amd64 # CPU 架构,常用的值 amd64, arm64, i386, armhf
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz # CPU信息
#-12代表对应的 GOMAXPROCS 的值 
BenchmarkVar-12         23692479(执行次数)   48.77 ns/op #(每次耗时48.77ns)
BenchmarkMulti-12         348254          110975 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  43.349s

5. 更多维度数据

可以通过添加参数-benchmem来获取更多的性能数据，执行如下:

➜ go test -bench=. ./test/bench_test.go  -benchmem
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkVar-12    18029002   59.87 ns/op    89 B/op      0 allocs/op
BenchmarkMulti-12  330717     102558 ns/op   900342 B/op  2 allocs/op
PASS
ok      command-line-arguments  36.462s

3.3 提高精准度

1. 提高运行时间

默认情况下，每个基准测试至少运行1秒。如果在Benchmark函数返回时没有到1秒，则b.N的值会自增加，并且函数再次运行。如果想运行更长时间，可以通过参数-benchtime设置，如-benchtime=5s代表最少运行5秒，下面是两种情况的使用方法

a. 被测代码详情

package test

import (
 "fmt"
 "testing"
)
// 测试函数Sprintf性能
func BenchmarkCompute(b *testing.B) {
 b.Logf("b.N=%d",b.N)
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  _ = fmt.Sprintf("成绩:%d",80)
 }
}

b. 默认运行时间

# 默认运行
➜ go test -bench=Compute ./test/bench_test.go              
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkCompute-12     13177644                81.26 ns/op
--- BENCH: BenchmarkCompute-12
    bench_test.go:10: b.N=1
    bench_test.go:10: b.N=100
    bench_test.go:10: b.N=10000
    bench_test.go:10: b.N=1000000
    bench_test.go:10: b.N=13177644
PASS
ok      command-line-arguments  1.556s

b. 设置至少运行时间

# 通过参数-benchtime=5s，设置至少运行5秒
➜ go test -bench=Compute ./test/bench_test.go -benchtime=5s
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkCompute-12     69329104                82.30 ns/op
--- BENCH: BenchmarkCompute-12
    bench_test.go:10: b.N=1
    bench_test.go:10: b.N=100
    bench_test.go:10: b.N=10000
    bench_test.go:10: b.N=1000000
    bench_test.go:10: b.N=69329104
PASS
ok      command-line-arguments  6.208s

@注意:通过上面代码发现不管是运行1.5秒还是运行6.2秒，每次消耗时间没有太大差异，从侧面说明被测函数性能稳定。

2. 设置次数运行结果

默认每次都是运行一次基准测试函数活的一次运行的结果,但是可以通过参数-count来设置获取运行多次的结果，具体使用如下:

执行上面示例:

# -count=5
➜ go test -bench=Compute ./test/bench_test.go -count=5
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkCompute-12     13069844                81.35 ns/op
BenchmarkCompute-12     14387593                81.51 ns/op
BenchmarkCompute-12     14359526                82.72 ns/op
BenchmarkCompute-12     14074830                83.99 ns/op
BenchmarkCompute-12     14114455                81.53 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  6.523s

3.4 计时方法

1. 函数列表

进行基准测试之前可能会做一些准备，比如构建测试数据等，这些准备也需要消耗时间，所以需要把这部分时间排除在外。这时候我们可以使用 ResetTimer 方法来重置计时器，避免准备数据的耗时对测试数据造成干扰

2. 使用示例

// 重置时间使用
func BenchmarkTime(b *testing.B) {
 // 准备工作
 time.Sleep(time.Second * 3)
 // 重置时间
 b.ResetTimer()
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  _ = fmt.Sprintf("hello:%v","word")
 }
}

3.5 并行测试

在基准测试中可以使用RunParallel函数,来运行并行测试，它创建多个goroutine，并在其中分配b.N个迭代。goroutine的数量默认为GOMAXPROCS。要想增加非CPU基准测试的并行度，可以在调用RunParallel之前调用SetParallelism。也可以通过-cpu=来设置使用。函数签名具体如下:

func (b *B) RunParallel(body func(*PB))

body将在每个goroutine中运行。它应该设置任何goroutine-local状态，然后迭代直到pb.Next返回false。它不应使用StartTimer，StopTimer或ResetTimer函数，因为它们具有全局作用。它也不应调用运行。

1. 函数格式

func BenchmarkXXX(b *testing.B) {
 // b.SetParallelism(1) // 设置使用的CPU数
 b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
  for pb.Next() {
   // 调用具体函数
  }
 })
}

2. 代码示例

// 并行测试
func BenchmarkParallel(b *testing.B) {
 b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
  for pb.Next() {
   _ = fmt.Sprintf("成绩:%d",80)
  }
 })
}

4. 运行测试

# 不带-cpu
➜ go test -bench=Parallel ./test/bench_test.go
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkParallel-12            50117173                22.84 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.788s
# 设置CPU=4
➜ go test -bench=Parallel ./test/bench_test.go -cpu=4
goos: darwin
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8750H CPU @ 2.20GHz
BenchmarkParallel-4     35953536                32.66 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  4.240s

4. 报告函数

类型testing.T和testing.B都继承了类型testing.common,testing.common常用的报告函数，整理如下:

@注意: 上表中说的测试中断，都是指中断其所在的测试函数。