15_Android测试

    一直以来，对Android App的测试部分是有所忽视的。对它的了解得并不深入，也不全面，每次都是浅尝辄止，精力主要集中在功能实现上。毕竟，有专门的测试人员来完成这一工作。但话又说回来，他们大多数是基于黑盒进行手动测试的，主要验证需求是否实现和一些边界是否异常等。对于白盒测试，更多则需要开发者来完成。本篇文章就来稍微弥补这一空缺。此外，保证一些重要、核心的方法在长久的迭代、升级过程中的正确性，不被意外修改或影响，是非常重要的。这一点可以通过特定的白盒测试用例来实现。

(1)分类

    根据不同的粒度，测试可以分为单元测试、集成测试和大型测试。

1. 单元测试：对App小部分的测试，如一个方法或一个类；
2. 集成测试：也叫中等测试(Medium tests)，由两个或多个单元测试构成；
3. 大型测试：Big tests，也叫端对端测试(End-to-End test)，对App多个部分进行的测试，如一个用户操作流程、一个显示过程等；

(2)androidTest和test

    使用Android Studio(后文简称AS)创建新Project时，会有两个目录：

1. androidTest：也叫插桩测试(Instrumented tests)，运行在真机或模拟器上的测试；它通常是UI测试，启动一个app，测试相关的交互；
2. test：单元测试，也叫本地测试(local tests)，一般在本地PC上完成；因此，还称它为host-side tests。

    在build.gradle中，两个相关的依赖项：

    testImplementation 'junit:junit:4.13.2'
    androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.3'

    几点说明：

1. testImplementation：表示使用的依赖项仅为了单元测试；
2. androidTestImplementation：表示使用的依赖项仅为了插桩测试(Instrumented tests)；

(3)AndroidX Test API

    如果编写的单元测试依赖于Android框架，那么可以使用与设备无关的统一API，如androidx.test API。
    如果测试依赖于资源，那么需要在build.gradle中配置：

android {
        // ...
        testOptions {
            unitTests {
                includeAndroidResources = true
            }
        }
    }

    一个基本AndroidX Test的示例：

import androidx.test.platform.app.InstrumentationRegistry
import androidx.test.ext.junit.runners.AndroidJUnit4

import org.junit.Test
import org.junit.runner.RunWith

import org.junit.Assert.*

/**
 * Instrumented test, which will execute on an Android device.
 *
 * See [testing documentation](http://d.android.com/tools/testing).
 */
@RunWith(AndroidJUnit4::class)
class ExampleInstrumentedTest {
    @Test
    fun useAppContext() {
        // Context of the app under test.
        val appContext = InstrumentationRegistry.getInstrumentation().targetContext
        assertEquals("com.xxx.xxx", appContext.packageName)
    }
}

    作为对比，一个不使用AndroidX的基本示例：

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

class ExampleUnitTest {
    @Test
    fun addition_isCorrect() {
        assertEquals(4, 2 + 2)
    }
}

(4)Robolectric简介

    上面的AndroidX API 是和Android真机或模拟器关联的，而Robolectric是一种PC上模拟Android运行环境的工具。真机或模拟器有时候会很慢，比如冷启动一个大App首页就要很长时间。Robolectric就是针对这一点做的改进，以加快测试速度。
    如果想使用Robolectric，需要在build.gradle添加如下配置：

android {
  testOptions {
    unitTests {
      includeAndroidResources = true
    }
  }
}

dependencies {
  testImplementation 'junit:junit:4.13.2'
  testImplementation 'org.robolectric:robolectric:4.9'
}

    具体使用示例：

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class MyActivityTest {

  @Test
  public void clickingButton_shouldChangeMessage() {
    try (ActivityController<MyActvitiy> controller = Robolectric.buildActivity(MyActvitiy.class)) {
      controller.setup(); // Moves Activity to RESUMED state
      MyActvitiy activity = controller.get();

      activity.findViewById(R.id.button).performClick();
      assertEquals(((TextView) activity.findViewById(R.id.text)).getText(), "Robolectric Rocks!");
    }
  }
}

    官方地址：http://robolectric.org/

(5)Espresso简介

     Espresso是AndroidX Test API中的一部分，提供准确的、可信赖的UI测试。基于它，可以做一些自动化测试。
     配置如下：

dependencies {
        ...
        androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.4.0'
    }

     基本使用如下：

import androidx.test.espresso.Espresso.onView
import androidx.test.espresso.action.ViewActions.click
import androidx.test.espresso.matcher.ViewMatchers.withText
import androidx.test.espresso.matcher.ViewMatchers.withId

@Test
fun greeterSaysHello() {
    onView(withId(R.id.name_field)).perform(typeText("Steve"))
    onView(withId(R.id.greet_button)).perform(click())
}

     Espresso的具体内容非常多，感兴趣的朋友可以去找官方文档学习。

(6)UI Automator简介

    UI Automator是一个可以跨app的UI测试框架。通过使用它的一些API，可以与屏幕上可见的View进行交互。它并不局限于焦点Activity，可以操作桌面launcher上任何一项。通过类名、文字或内容描述等来找到屏幕上的元素。
    build.gradle中添加依赖项：

dependencies {
        ...
        androidTestImplementation 'androidx.test.uiautomator:uiautomator:2.2.0'
    }

    使用示例：

import androidx.test.uiautomator.UiDevice
import androidx.test.uiautomator.UiSelector
import androidx.test.uiautomator.UiObject
import androidx.test.uiautomator.UiCollection

//示例1
val device = UiDevice.getInstance(getInstrumentation())
device.pressHome()

// Bring up the default launcher by searching for a UI component
// that matches the content description for the launcher button.
val allAppsButton: UiObject = device.findObject(UiSelector().description("Apps"))

// Perform a click on the button to load the launcher.
allAppsButton.clickAndWaitForNewWindow()

//示例2
val videos = UiCollection(UiSelector().className("android.widget.FrameLayout"))
// Retrieve the number of videos in this collection:
val count = videos.getChildCount(
  UiSelector().className("android.widget.LinearLayout")
)

// Find a specific video and simulate a user-click on it
val video: UiObject = videos.getChildByText(
  UiSelector().className("android.widget.LinearLayout"),
  "Cute Baby Laughing"
)
video.click()

    对于带滚动功能的控件如ListView，操作如下：

 val settingsItem = UiScrollable(UiSelector().className("android.widget.ListView"))
 val about: UiObject = settingsItem.getChildByText(UiSelector().className("android.widget.LinearLayout"),"About tablet")
 about.click()

    快速定位某个View有一个快捷的方式，尤其对不熟悉的复杂页面，即使用uiautomatorviewer命令，它可以展示UI对应层次、类名、id等。根据这些信息，就可以像上面代码示例中那样获取对应的UiObject，然后对它进行一些操作。
    在命令行运行：uiautomatorviewer(<android-sdk>/tools/目录下)，就可以打开一个可视界面。点击左上角按钮(Screen Shot)对手机进行截图，截图内容会展示在左边的面板，移动鼠标到不同的UI元素上，右边的面板就会展示出对应的信息，有页面的层次结构、类名、resource-ID等。值得注意的是：该命令在Java 8运行良好，在Java 11、12、19都有问题(亲测，Android SDK已升级到最新)，报错如下：

Error: Could not create the Java Virtual Machine.
Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.

    此外，该工具是基于View体系的，如果使用了Jetpack Compose，很多的页面层次结构是无法展示出来的，特别是各种充当ViewGroup功能的组件，如Row、Column等。

(7)自动化测试简介

    自动化测试属于Instrumented test，使用上面介绍的Espresso或UI Automator，将用户的手动操作转换为特定步骤的测试代码，就可以实现自动化测试。
    这些特定的步骤，每一步都必须基于一个确定的行为。如果某一步存在不确定性，那么后续步骤就无法进行。例如某一步骤依赖接口返回，这存在断网、接口缓慢或者服务器错误等异常情况，就使得后续的步骤无法执行。
    Espresso保证只有在UI 空闲(此时主线程等待，已交出cpu时间)的情况下，才执行下一个步骤(术语：同步)。这在一定程度上减少了不确定性，但并不能解决所有的问题，如上面接口的异常等。一种解决方案是等待固定的时间，如2s，再执行下一步。

(8)Compose测试

    Espresso或UI Automator对于Compose并不适用，Compose的测试需要对应的测试框架。添加依赖项：

// Test rules and transitive dependencies:
androidTestImplementation("androidx.compose.ui:ui-test-junit4:$compose_version")
// Needed for createAndroidComposeRule, but not createComposeRule:
debugImplementation("androidx.compose.ui:ui-test-manifest:$compose_version")

    使用示例：

class MyComposeTest {

    @get:Rule
    val composeTestRule = createComposeRule()
    // use createAndroidComposeRule<YourActivity>() if you need access to
    // an activity

    @Test
    fun myTest() {
        // Start the app
        composeTestRule.setContent {
            MyAppTheme {
                MainScreen(uiState = fakeUiState, /*...*/)
            }
        }

        composeTestRule.onNodeWithText("Continue").performClick()

        composeTestRule.onNodeWithText("Welcome").assertIsDisplayed()
    }
}

    与元素交互的方式有三种：

1. 查找器(Finder)：选择页面元素；
2. 断言(Assert)：验证元素是否有某些属性；
3. 行为(Action)：在元素上注入模拟的用户事件。

    onNodeWithText()是常见的查找元素方式。onNode()、onAllNode()分别选择一个和多个元素，示例如下：

composeTestRule.onNode(hasText("Button")) // Equivalent to onNodeWithText("Button")

composeTestRule .onAllNodes(hasText("Button")) // Equivalent to onAllNodesWithText("Button")

(9)命令行执行测试

    AS上可以方便的运行测试，在相应的测试文件上右键点击，出现“Run ...”选项，点击它即可。除此之外，还可以使用命令行来运行，如下：

./gradlew test ：执行所有的单元测试；
./gradlew connectedAndroidTest ：执行所有的Instrumented测试，可以简写为./gradlew cAT，第一个单词首字母小写，后续单词首字母大写；
./gradlew myLib:connectedAndroidTest ：执行myLib模块的所有的Instrumented测试。

    Over !