什么是单元测试？

单元测试 是指对软件中的某个功能模块（通常是一个函数或方法）进行测试，确保它在各种输入条件下能够返回预期的结果。每个单元测试通常只测试代码的一小部分，并且独立于其他部分的代码。

单元测试的目标是确保每个功能模块独立且正确地执行它们的任务，从而帮助开发人员快速定位和修复潜在的问题。

Python 中的 unittest 模块

Python 提供了内置的单元测试框架 unittest，这是一个标准库模块，用来编写和运行测试用例。unittest 提供了类似于 Java 中 JUnit 的功能，它支持以下功能：

• 定义测试用例类
• 编写多个测试方法
• 设置和清理测试环境
• 断言测试结果
• 自动化运行测试

基本示例：编写一个简单的单元测试

首先，让我们通过一个简单的示例来了解如何使用 unittest 编写单元测试。假设我们有一个简单的函数 add()，用于计算两个数的和：

def add(a, b):
    return a + b

我们可以为这个函数编写以下测试用例：

import unittest

# 测试用例类
class TestAddFunction(unittest.TestCase):
    
    # 编写测试方法
    def test_add_positive_numbers(self):
        self.assertEqual(add(2, 3), 5)  # 测试两个正数的和
    
    def test_add_negative_numbers(self):
        self.assertEqual(add(-1, -1), -2)  # 测试两个负数的和

    def test_add_zero(self):
        self.assertEqual(add(0, 0), 0)  # 测试两个零相加

# 运行测试
if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

在这个测试用例中，我们定义了一个继承自 unittest.TestCase 的类 TestAddFunction，并编写了三个测试方法来验证 add() 函数在不同输入下的表现。

• self.assertEqual(a, b) 是一个 断言方法，用来验证 a 和 b 是否相等。如果不相等，测试就会失败。

运行这个脚本后，unittest 框架会自动执行所有以 test_ 开头的测试方法，并给出测试结果。如果所有测试通过，你将看到如下输出：

...
----------------------------------------------------------------------
Ran 3 tests in 0.000s

OK

断言方法

unittest 提供了多种断言方法来验证测试结果的正确性。常见的断言方法包括：

• assertEqual(a, b)：验证 a == b
• assertNotEqual(a, b)：验证 a != b
• assertTrue(x)：验证 x 为 True
• assertFalse(x)：验证 x 为 False
• assertIsNone(x)：验证 x is None
• assertIsNotNone(x)：验证 x is not None
• assertIn(a, b)：验证 a 在 b 中
• assertRaises(Error)：验证是否抛出了指定的异常

def divide(a, b):
    if b == 0:
        raise ValueError("Division by zero!")
    return a / b

class TestDivideFunction(unittest.TestCase):
    def test_divide_by_zero(self):
        with self.assertRaises(ValueError):
            divide(10, 0)

设置与清理：setUp() 与 tearDown()

在测试中，有时我们需要在每个测试方法之前进行一些预处理，或者在测试结束后清理资源。unittest 提供了 setUp() 和 tearDown() 方法来实现这些需求。

• setUp()：在每个测试方法之前运行，用于准备测试环境。
• tearDown()：在每个测试方法之后运行，用于清理资源。

class TestWithSetup(unittest.TestCase):
    
    def setUp(self):
        self.num1 = 10
        self.num2 = 20
    
    def tearDown(self):
        print("Test completed.")

    def test_addition(self):
        self.assertEqual(self.num1 + self.num2, 30)

if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

跳过测试与预期失败

在某些情况下，某些测试暂时不需要运行，或者我们希望测试在某些条件下会失败。unittest 提供了 @unittest.skip 和 @unittest.expectedFailure 装饰器来实现这些功能。

• @unittest.skip(reason)：跳过该测试，并给出跳过的原因。
• @unittest.expectedFailure：标记为预期失败的测试，即使失败也不会标记为错误。

class TestSkipping(unittest.TestCase):
    
    @unittest.skip("Skipping this test")
    def test_skipped(self):
        self.assertEqual(1, 1)
    
    @unittest.expectedFailure
    def test_expected_failure(self):
        self.assertEqual(1, 2)

if __name__ == '__main__':
    unittest.main()