清华学神尹成带你学习golang2021(56)(Go语言测试命令)

Go语言拥有一套单元测试和性能测试系统，仅需要添加很少的代码就可以快速测试一段需求代码。

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go test 命令，会自动读取源码目录下面名为 *_test.go 的文件，生成并运行测试用的可执行文件。输出的信息类似下面所示的样子：

ok archive/tar 0.011s

FAIL archive/zip 0.022s

ok compress/gzip 0.033s

...

性能测试系统可以给出代码的性能数据，帮助测试者分析性能问题。

提示

单元测试（unit testing），是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，Java 里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测功能模块。

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单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。

单元测试——测试和验证代码的框架

要开始一个单元测试，需要准备一个 go 源码文件，在命名文件时需要让文件必须以_test结尾。默认的情况下，go test命令不需要任何的参数，它会自动把你源码包下面所有 test 文件测试完毕，当然你也可以带上参数。

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这里介绍几个常用的参数：

• -bench ? ? ?regexp 执行相应的 benchmarks，例如 -bench=.；

• -cover ? ? ?开启测试覆盖率；

• -run regexp ? ? ?只运行 regexp 匹配的函数，例如 -run=Array 那么就执行包含有 Array 开头的函数；

• -v ? ? ?显示测试的详细命令。

单元测试源码文件可以由多个测试用例组成，每个测试用例函数需要以Test为前缀，例如：

func TestXXX( t *testing.T )

• 测试用例文件不会参与正常源码编译，不会被包含到可执行文件中。

• 测试用例文件使用go test指令来执行，没有也不需要 ? ? ?main() 作为函数入口。所有在以_test结尾的源码内以Test开头的函数会自动被执行。

• 测试用例可以不传入 ? ? ?*testing.T 参数。

package code11_3

import "testing"

func TestHelloWorld(t *testing.T) {
??? t.Log("hello world")
}

代码说明如下：

• 第 5 ? ? ?行，单元测试文件 (*_test.go) 里的测试入口必须以 Test 开始，参数为 *testing.T ? ? ?的函数。一个单元测试文件可以有多个测试入口。

• 第 6 行，使用 ? ? ?testing 包的 T 结构提供的 Log() 方法打印字符串。

1) 单元测试命令行

单元测试使用 go test 命令启动，例如：

$ go test helloworld_test.go
ok????????? command-line-arguments??????? 0.003s
$ go test -v helloworld_test.go
=== RUN?? TestHelloWorld
--- PASS: TestHelloWorld (0.00s)
??????? helloworld_test.go:8: hello world
PASS
ok????????? command-line-arguments??????? 0.004s

代码说明如下：

• 第 1 行，在 go ? ? ?test 后跟 helloworld_test.go 文件，表示测试这个文件里的所有测试用例。

• 第 2 ? ? ?行，显示测试结果，ok 表示测试通过，command-line-arguments 是测试用例需要用到的一个包名，0.003s 表示测试花费的时间。

• 第 3 行，显示在附加参数中添加了-v，可以让测试时显示详细的流程。

• 第 4 ? ? ?行，表示开始运行名叫 TestHelloWorld 的测试用例。

• 第 5 ? ? ?行，表示已经运行完 TestHelloWorld 的测试用例，PASS 表示测试成功。

• 第 6 行打印字符串 ? ? ?hello world。

2) 运行指定单元测试用例

go test指定文件时默认执行文件内的所有测试用例。可以使用-run参数选择需要的测试用例单独执行，参考下面的代码。

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一个文件包含多个测试用例（具体位置是./src/chapter11/gotest/select_test.go）

package code11_3

import "testing"

func TestA(t *testing.T) {
??? t.Log("A")
}

func TestAK(t *testing.T) {
??? t.Log("AK")
}

func TestB(t *testing.T) {
??? t.Log("B")
}

func TestC(t *testing.T) {
??? t.Log("C")
}

这里指定 TestA 进行测试：

$ go test -v -run TestA select_test.go
=== RUN?? TestA
--- PASS: TestA (0.00s)
??????? select_test.go:6: A
=== RUN?? TestAK
--- PASS: TestAK (0.00s)
??????? select_test.go:10: AK
PASS
ok????????? command-line-arguments??????? 0.003s

TestA 和 TestAK 的测试用例都被执行，原因是-run跟随的测试用例的名称支持正则表达式，使用-run TestA$即可只执行 TestA 测试用例。

3) 标记单元测试结果

当需要终止当前测试用例时，可以使用 FailNow，参考下面的代码。

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测试结果标记（具体位置是./src/chapter11/gotest/fail_test.go）

func TestFailNow(t *testing.T) {
??? t.FailNow()
}

还有一种只标记错误不终止测试的方法，代码如下：

func TestFail(t *testing.T) {

fmt.Println("before fail")

t.Fail()

fmt.Println("after fail")
}

测试结果如下：

=== RUN?? TestFail
before fail
after fail
--- FAIL: TestFail (0.00s)
FAIL
exit status 1
FAIL??????? command-line-arguments??????? 0.002s

从日志中看出，第 5 行调用 Fail() 后测试结果标记为失败，但是第 7 行依然被程序执行了。

4) 单元测试日志

每个测试用例可能并发执行，使用 testing.T 提供的日志输出可以保证日志跟随这个测试上下文一起打印输出。testing.T 提供了几种日志输出方法，详见下表所示。

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单元测试框架提供的日志方法

开发者可以根据实际需要选择合适的日志。

基准测试——获得代码内存占用和运行效率的性能数据

基准测试可以测试一段程序的运行性能及耗费 CPU 的程度。Go语言中提供了基准测试框架，使用方法类似于单元测试，使用者无须准备高精度的计时器和各种分析工具，基准测试本身即可以打印出非常标准的测试报告。

1) 基础测试基本使用

下面通过一个例子来了解基准测试的基本使用方法。

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基准测试（具体位置是./src/chapter11/gotest/benchmark_test.go）

package code11_3

import "testing"

func Benchmark_Add(b *testing.B) {
??? var n int
??? for i := 0; i < b.N; i++ {
??????? n++
??? }
}

这段代码使用基准测试框架测试加法性能。第 7 行中的 b.N 由基准测试框架提供。测试代码需要保证函数可重入性及无状态，也就是说，测试代码不使用全局变量等带有记忆性质的数据结构。避免多次运行同一段代码时的环境不一致，不能假设 N 值范围。

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使用如下命令行开启基准测试：

$ go test -v -bench=. benchmark_test.go
goos: linux
goarch: amd64
Benchmark_Add-4?????????? 20000000???????? 0.33 ns/op
PASS
ok????????? command-line-arguments??????? 0.700s

代码说明如下：

• 第 1 行的-bench=.表示运行 ? ? ?benchmark_test.go 文件里的所有基准测试，和单元测试中的-run类似。

• 第 4 ? ? ?行中显示基准测试名称，2000000000 表示测试的次数，也就是 testing.B 结构中提供给程序使用的 N。“0.33 ? ? ?ns/op”表示每一个操作耗费多少时间（纳秒）。

注意：Windows 下使用 go test 命令行时，-bench=.应写为-bench="."。

2) 基准测试原理

基准测试框架对一个测试用例的默认测试时间是 1 秒。开始测试时，当以 Benchmark 开头的基准测试用例函数返回时还不到 1 秒，那么 testing.B 中的 N 值将按 1、2、5、10、20、50……递增，同时以递增后的值重新调用基准测试用例函数。

3) 自定义测试时间

通过-benchtime参数可以自定义测试时间，例如：

$ go test -v -bench=. -benchtime=5s benchmark_test.go
goos: linux
goarch: amd64
Benchmark_Add-4?????????? 10000000000???????????????? 0.33 ns/op
PASS
ok????????? command-line-arguments??????? 3.380s

4) 测试内存

基准测试可以对一段代码可能存在的内存分配进行统计，下面是一段使用字符串格式化的函数，内部会进行一些分配操作。

func Benchmark_Alloc(b *testing.B) {

for i := 0; i < b.N; i++ {
??????? fmt.Sprintf("%d", i)
??? }
}

在命令行中添加-benchmem参数以显示内存分配情况，参见下面的指令：

$ go test -v -bench=Alloc -benchmem benchmark_test.go
goos: linux
goarch: amd64
Benchmark_Alloc-4 20000000 109 ns/op 16 B/op 2 allocs/op
PASS
ok????????? command-line-arguments??????? 2.311s

代码说明如下：

• 第 1 行的代码中-bench后添加了 Alloc，指定只测试 ? ? ?Benchmark_Alloc() 函数。

• 第 4 行代码的“16 ? ? ?B/op”表示每一次调用需要分配 16 个字节，“2 allocs/op”表示每一次调用有两次分配。

开发者根据这些信息可以迅速找到可能的分配点，进行优化和调整。

5) 控制计时器

有些测试需要一定的启动和初始化时间，如果从 Benchmark() 函数开始计时会很大程度上影响测试结果的精准性。testing.B 提供了一系列的方法可以方便地控制计时器，从而让计时器只在需要的区间进行测试。我们通过下面的代码来了解计时器的控制。

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基准测试中的计时器控制（具体位置是./src/chapter11/gotest/benchmark_test.go）：

func Benchmark_Add_TimerControl(b *testing.B) {

// 重置计时器
??? b.ResetTimer()

// 停止计时器
??? b.StopTimer()

// 开始计时器
??? b.StartTimer()

var n int
??? for i := 0; i < b.N; i++ {
??????? n++
??? }
}

从 Benchmark() 函数开始，Timer 就开始计数。StopTimer() 可以停止这个计数过程，做一些耗时的操作，通过 StartTimer() 重新开始计时。ResetTimer() 可以重置计数器的数据。

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计数器内部不仅包含耗时数据，还包括内存分配的数据。