Django单元测试

本文是学习了Python的 unittest 和 Django的自动化测试之后的整理总结。

Django的单元测试使用了Python的 unittest 模块，这个模块使用基于类的方式定义测试。Django创建测试用例的类 django.test.TestCase 继承自Python的 unittest.TestCase 。下图为Django官网给到的类的继承关系图：

图-1 Django官网的继承关系图

在计算机编程中，单元测试是一种软件测试的方法，通过单元测试对源代码的各个单元的源码进行测试，确定它们是否适合使用。这里的单元（unit）指的是一个或者多个计算机程序模块的集合，包含相关的控制数据、使用程序和操作程序。

test fixture (测试夹具) ：为了执行一个或者多个测试进行的准备和清除操作。

test case (测试用例) ：一个单独的测试单元。检查一个特定输入的响应。

test suite (测试套件) ：一系列测试用例。

test runner (测试运行器) ：组织测试的执行，提供一个输出给用户。

本文通过编写《Django入门》中的demo项目的单元测试来进行练习。

示例-1 : 调用创建接口，接口返回状态码为201，并且测试数据库中新增了一条数据。

from django.test import TestCase, Client
from django.urls import reverse
from todo.models import Todo
class TodoTestCase(TestCase):
    def setUp(self):
        todo_data = {
            'content': '粉刷',
            'remark': '我是一个粉刷匠',
            'priority': 5
        Todo.objects.create(**todo_data)
    def test_create_todo(self):
        '''测试待办事项的创建'''
        todo_data = {
            'content': '喝茶',
            'remark': '粉刷累了喝杯茶',
            'priority': 3
        url = reverse('todo:create')
        client = Client()
        response = client.post(url, todo_data)
        status_code = response.status_code
        self.assertEqual(status_code, 201)
        todo_queryset = Todo.objects.all()
        self.assertEqual(todo_queryset.count(), 2)
setUp() 和 tearDown() 方法允许你定义在每一个测试方法被执行之前（setUp）和之后（tearDown）要执行的内容。
reverse()获取路径模式对应的url。
Django断言方法
Python的unittest模块有以下断言方法：
方法 检查内容
assertEqual(a, b) a == b
assertNotEqual(a, b) a != b
assertTrue(x) bool(x) is True
assertFalse(x) bool(x) is False
assertIs(a, b) a is b
assertIsNot(a, b) a is not b
assertIsNone(x) x is None
assertIsNotNone(x) x is not None
assertIn(a, b) a in b
assertNotIn(a, b) a not in b
assertIsInstance(a, b) isinstance(a, b)
assertNotIsInstance(a, b) not isinstance(a, b)
Django的断言在此基础上新增了一些有用的断言，以下是其中的几个：
1.SimpleTestCase.assertRaisesMessage(expected_exception,expected_message)：
断言引发了expected_exception异常（比如ValueError），并且异常的消息为expected_message。
2.SimpleTestCase.assertJSONEqual(raw, expected_data, msg=None)：
断言JSON片段row和excepted_data相等。如果不相等，会输出错误信息，以及msg的内容。
3.SimpleTestCase.assertJSONNotEqual(raw, expected_data, msg=None):
断言JSON片段row和excepted_data不相等。
模拟接口请求
Django提供了一个测试客户端（即Client类），作为一个虚拟的Web浏览器。可以用它来模拟接口请求，测试项目中的视图（View）。
from django.test import Client
client = Client()
response = client.post('/todo/create/', {'content': '喝茶', 'remark': '粉刷累了喝杯茶', 'priority': 3})
status_code = response.status_code # 201
get请求
get(path, data=None, follow=False, secure=False, **extra)
path是请求路径。
data是一个键值对字典，是请求携带的数据。
extra关键字参数用于指定请求头的内容。
follow为True时会跟随任何重定向，并在响应对象中设置redirect_chain属性。
secure为True会模拟HTTPS请求。
c = Client()
c.get('/some/api/', {'title': '标题', 'content': '内容'}, HTTP_ACCEPT='application/json')
通过extra传递的内容需要遵循 CGI (Common Gateway Interface)规范，传递给CGI程序的环境变量以HTTP_开头的时候，会设置对应的HTTP请求头的值，比如HTTP_ACCEPT='application/json'会设置请求头字段ACCEPT为'application/json'。
post请求
post(path, data=None,content_type=MULTIPART_CONTENT, follow=False, secure=False, **extra)
content_type为application/json的时候，data为字典、列表或者元组时，会使用json.dumps() 进行序列化。
如果设置其他的content_type，使用content_type作为请求头的Content-Type的内容，data不做处理。
如果不设置content_type的值，data会以multipart/form-data的内容类型传输。
测试文件上传的话，可以这样写：
with open(path, 'rb') as file:
    url = reverse('some_url_pattern_name')
    file_name = 'some_file_name'
    data = {
        'file': file,
        'file_name': file_name,
    c = Client()
    res = c.post(url, data)
其他请求的模拟和get、post类似：
1. head(path, data=None, follow=False, secure=False, **extra)
2. options(path, data='', content_type='application/octet-stream', follow=False, secure=False, **extra)
3. put(path, data='', content_type='application/octet-stream', follow=False, secure=False, **extra)
4. patch(path, data='', content_type='application/octet-stream', follow=False, secure=False, **extra)
5. delete(path, data='', content_type='application/octet-stream', follow=False, secure=False, **extra)
6. trace(path, follow=False, secure=False, **extra)
测试数据库
如果测试依赖数据库访问，比如创建/查询模块，必须要使用django.test.TestCase 而不是unittest.TestCase。需要数据库的测试不会使用“真正的”数据库，它会为测试单独创建一个数据库，然后在测试被执行完之后销毁该数据库。
在 示例1 中，在测试前使用代码创建了一条数据：
class TodoTestCase(TestCase):
    def setUp(self):
        todo_data = {
            'content': '粉刷',
            'remark': '我是一个粉刷匠',
            'priority': 5
        Todo.objects.create(**todo_data)
如果想要在测试之前，在数据库中添加很多数据，可以使用夹具（fixture）。一个夹具是一个包含数据库序列化内容的文件集合，Django知道怎么将它们导入数据库中。
夹具导入数据在setUp之前发生。
TransactionTestCase.fixtures提供了数据库夹具。这样使用：
class SomeTestCase(TestCase):
    fixtures = ['data1.json', 'data2']
这会用loaddata加载fixtures中的文件中的数据到测试数据库中，文件的后缀名需要是序列化器（serializer ）的名称（xml,  json,  jsonl,  yaml）。如果没有使用文件后缀，就会查找所有序列化类型的后缀名的文件，比如data2会查找data2.xml,  data2.json,  data2.jsonl,  data2.yaml。
可以使用dumpdata从数据库中的数据中生成夹具文件，语法如下：
django-admin dumpdata [app_label[.ModelName] [app_label[.ModelName] ...]]
示例-2：
1.使用dumpdata从现有数据库中的数据生成一个json文件：
python3 manage.py dumpdata todo.Todo --output todo/tests/todo.json 
生成的todo.json文件内容如下：
[{"model": "todo.todo", "pk": 1, "fields": {"content": "第一件事就是写文1", "remark": "写文使人快乐", "priority": 3, "completed": false, "created_time": "2021-10-05T12:25:59.514Z", "modified_time": "2021-10-05T12:25:59.514Z"}}]
2.写测试用例
class TodoTestCaseOne(TestCase):
    fixtures = ['todo/tests/fixtures/todo.json']
    def test_fixtures(self):
        '''测试夹具导入的数据'''
        todo_queryset = Todo.objects.all()
        self.assertEqual(todo_queryset.count(), 1)
这里的todo_queryset拿到的数据是之前通过夹具导入数据库的。
3.运行测试用例
使用python3 manage.py test执行测试。
Mock（模拟）
unittest.mock提供了：
Mock类，用于创建模拟对象。
patch()装饰器，用于方便地模拟被测试模块中的类或者对象。
Mock类
unittest.mock.Mock类创建一个Mock对象，它包含一些可选的参数来指定Mock对象的行为：
spec：可以是一个字符串列表或者一个作为模拟对象说明的对象（一个类或者一个实例）。如果传递一个对象，那么会对该对象调用dir函数，产生一个对象的属性的字符串列表，访问任何不在此列表中的属性会抛出 AttributeError。
spec_set：一个spec的更严格的变体。如果使用了spec_set，当尝试在模拟对象上设置或获取一个spec_set中不存在的属性时，会抛出AttributeError。
side_effect：mock被调用时 被调用的函数。 side_effect。
return_value：mock被调用时 的返回值。 return_value 。
unsafe：默认访问任何以assert, assret,asert, aseert,assrt开头的属性名时，会抛出 AttributeError。unsafe=True会允许对这些属性的访问。
wraps：mock对象包裹的项。如果wraps不为None，调用mock时会传递调用到被包裹的对象中。
name：mock的名称。
>>> mock = Mock(side_effect=KeyError('foo'))
>>> mock()
Traceback (most recent call last):
KeyError: 'foo'
patch 装饰器
patch()模拟的位置不是在哪里定义的路径，是在哪里使用的路径。假设我们想测试的项目有以下的结构：
    -> Defines SomeClass
    -> from a import SomeClass
    -> some_function instantiates SomeClass
在a.py文件中，定义了某个类：SomeClass，在b.py中导入了这个类，在函数some_function中实例化了SomeClass，现在要使用patch()模拟SomeClass，使用的是：
@patch('b.SomeClass')
但如果使用的是import a，some_function使用的是a.SomeClass，则要使用：
@patch('a.SomeClass')
示例-3：
1.准备三个文件，c.py文件调用了b.py的函数，b.py调用了a.py的文件，在获取待办事项列表接口中调用c.py中的函数。
a.py:
def a_function():
    return True
b.py：
from a import a_function
def b_function():
    a_result = a_function()
    if a_result:
        return 'a_function返回的结果为真'
    else:
        raise Exception('a_function返回的结果为假')
b文件中，当a_function函数返回值为假时，会抛出一个异常，最终导致接口请求返回400的错误（其实服务端代码的异常不应该返回400状态码，这里仅仅练习用）。
c.py:
from b import b_function
def c_function():
    b_function()
views.py:
from .models import Todo
from .utils.c import c_function
class TodoListView(View):
    def get(self, request, pk):
      	'''获取清单列表'''
        try:
            c_function()
            todo_list = Todo.objects.all()
2.测试获取待办事项列表接口时，模拟这个情况下a_function的返回值：
class TodoTestCaseTwo(TestCase):
    def setUp(self):
        todo_data = {
            'content': '粉刷',
            'remark': '我是一个粉刷匠',
            'priority': 5
        Todo.objects.create(**todo_data)
    @patch('todo.utils.b.a_function', return_value=True)
    def test_get_todo_a_true(self, mock_a):
        '''测试获取待办事件列表
        模拟的a_function的返回值为True
        todo_queryset = Todo.objects.all() # 这里能拿到数据
        print(todo_queryset.count(), 'todo_queryset.count()\n')
        url = reverse('todo:list')
        client = Client()
        response = client.get(url) # 但是这里View内部的代码拿到的todo表的数据为空
        status_code = response.status_code
        self.assertEqual(status_code, 200)
    @patch('todo.utils.b.a_function', return_value=False)
    def test_get_todo_a_false(self, mock_a):
        '''测试获取待办事件列表
        模拟的a_function的返回值为False
        url = reverse('todo:list')
        client = Client()
        response = client.get(url)
        status_code = response.status_code
        self.assertEqual(status_code, 400)
运行单元测试
使用manage.py应用程序的 test 指令运行测试：
python3 manage.py test
默认情况下，会查找当前工作目录下的所有test*.py（文件名以test开头）文件中的  所有测试用例（测试用例是unittest.TestCase的子类），自动在测试用例外创建一个测试套件，然后运行该测试套件。
在测试用例中以test开头的方法，代表测试方法。
源码地址

方法	检查内容
assertEqual(a, b)	`a == b`
assertNotEqual(a, b)	`a != b`
assertTrue(x)	`bool(x) is True`
assertFalse(x)	`bool(x) is False`
assertIs(a, b)	`a is b`
assertIsNot(a, b)	`a is not b`
assertIsNone(x)	`x is None`
assertIsNotNone(x)	`x is not None`
assertIn(a, b)	`a in b`
assertNotIn(a, b)	`a not in b`
assertIsInstance(a, b)	`isinstance(a, b)`
assertNotIsInstance(a, b)	`not isinstance(a, b)`