CORRECT 边界条件

代码中的许多bug都出现在“边界条件”附近，也就是说，在那些条件下，代码的行为可能不同于平常的、每天都能运行到的程序路径。

在面向对象的编程中，对象的方法执行结果是对象内部字段和方法参数的函数。我们需要通过单元测试来确认，当字段和/或参数处于边界条件时，方法的执行结果符合我们的预期。

我们用首字母缩略词CORRECT来帮助你列举需要测试的边界条件（字段或参数的取值）：

  • Conformance（一致性）——值是否符合预期的格式？
  • Ordering（有序性）——一组值应该是有序的，还是无序的？
  • Range（区间性）——值是否在一个合理的区间之内？
  • Reference（耦合性）——代码是否引用了不受控的外部因素？
  • Existence（存在性）——值是否为空？
  • Cardinality（基数性）——是恰好有足够的值？
  • Time（时间性）——所有的事情是否都是按顺序发生的？是否在正确的时间？是否及时？

你需要好好回答的问题是：

还有什么可能出错？

并针对每个可能出错的地方编写一个测试。

1. Conformance 一致性

值格式是否符合要求？

例如，我们有个方法会从方法参数接收一个字符串形式的email地址，并随后向这个email地址发送一封标准化邮件。但是用户代码可能在调用这个方法时传入一个不包含“@”的字符串。如果实现代码中没有针对这种情况预先做好应对措施，就有可能在运行中出错。因此，应当针对这类情况预先编写单元测试，检验在传入不能转换成email地址的字符串时，方法的响应符合预期。

当然针对上面这个例子，更好的设计是设计一个EmailAddress类，并使用它作为方法的参数类型。这样就可以确保只有合法的email才能传递给方法，从而不需要针对这个方面编写单元测试。

2. Ordering 有序性

数据或调用是否遵循一定的顺序？

例如以下情况要测试顺序：

  • 如果方法返回一个列表，列表中的元素是否确实按照我们设定的顺序排序？
  • 如果方法执行中需要调用两个或两个以上不同的外部依赖（例如：先写入数据库，再写入缓存），调用时是否确实遵循我们要求的先后顺序？

3. Range 区间性

值是否位于合理的区间之内？

例如：

  • 方法参数充值金额是不是正数？
  • 两个方法参数，fromTime是否早于toTime？
  • 数组的索引值是否超出范围？

这些都是需要进行单元测试检测的地方。

4. Reference 耦合性

如果被测工作单元有外部依赖（其他协作类、数据库、文件系统等等）或环境依赖，工作单元的执行结果依赖于这些外部依赖的存在以及它们的状态，那么就应该针对这些情况编写单元测试，保证在这些依赖未满足的情况下运行良好。

主要测试这些方面：

  • 外部依赖存在/不存在，状态正常/异常时，代码的行为是否符合预期？
  • 测试完成后，代码是否像预期的那样调用了这些外部依赖（例如充值成功后是否更新了缓存中的余额）？

5. Existence 存在性

对于你传入或维护的值，先询问自己如果值不存在——如果它为null, 空集合，或者等于0，方法的行为将会怎样？

针对上面各种“值不存在”的情况分别编写单元测试。确保你的产品代码在值不存在的情况下的响应符合预期。

6. Cardinality 基数性

在《Pragmatic Unit Testing: In Java with JUnit》一书中举了这样一个例子：假设你正在维护一个披萨店的十大最受欢迎的食品列表。每次有新订单下来，这个列表都会进行自动调整，并将更新后的列表发送到老板的手机上。此时，你需要测试哪些内容呢？

  • 当列表条目不足10个时，能出报表吗？
  • 当列表空无一物时，能出报表吗？
  • 当列表只有1个条目时，能出报表吗？
  • 当列表条目不足10个时，能添加新条目吗？
  • 当列表空无一物时，能添加新条目吗？
  • 当列表只有1个条目时，能添加新条目吗？
  • 要是菜单本身就没有10个条目，怎么办？
  • 要是菜单中没有任何条目，又怎么办？

这些都是和数量相关的问题。在大多数情况下，你只需要考虑下列三种值：

  • 0
  • 1
  • n ( n > 1)

这称为0-1-n原则。

7. Time 时间性

你需要始终记得以下这些与时间相关的方面：

  • 相对时间（时间上的顺序）
  • 绝对时间（消耗的时间和钟表上的时刻）
  • 并发问题

7.1 相对时间

一些对象会有自己的内部状态。为了维护这些内部状态，你期望login()会在logout()之前被调用，prepareStatement()会在executeStatement()之前被调用，connect()在read()之前被调用，而read()又在close()之前被调用，等等。

你应该编写单元测试，测试如果这些顺序条件不满足时，工作单元的响应是否符合预期。例如，在没有调用login()之前执行logout()。如果你的设计意图是未login()之前执行logout()会抛出LogoutBeforeLoginException异常：

if (!loggedIn) {
  throw new LogoutBeforeLoginException();
}

那么你应该写这样的单元测试：

        assertThrows(LogoutBeforeLoginException.class, () -> {
            instance.logout();
        });

相对时间还包括代码中的超时问题。你需要编写单元测试验证可能的超时出错问题。

7.2 绝对时间

与绝对时间/时刻相关的典型问题是这样一个问题。如果你在实现一个时间工具类。有一个静态方法是计算某个日期加若干个月之后是个什么日期：

public static LocalDate addMonths(LocalDate origDate, int months)

如果原始日期是2020年1月5日，我们期待这个方法加1个月后是2020年2月5日，加2个月后是2020年3月5日。但是如果原始日期是2020年1月30日，那么这个日期加1个月是个什么日期？2020年2月30日？没有这个日期！每年的2月一般只有20日，最长也只有29日。在这种情况下，我们必须首先定义好2020年1月30日加1个月是个什么日期，然后针对这个特殊点编写单元测试。

7.3 并发问题

时间带来的最棘手的问题是并发访问和同步访问的问题。在设计和编写代码的时候，要时刻询问自己：要是多个线程同时访问同一个对象，会出什么问题？然后针对这些可能的问题编写单元测试。

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