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golang 单元测试、基准测试、子测试、并发测试基础教程

一、go test基础

用法: go test [build/test flags] [packages] [build/test flags & test binary flags]

Go test

ok archive/tar 0.011s

FAIL archive/zip 0.022s

ok compress/gzip 0.033s

...

Go test* _test.go

每个列出的包都执行单独的测试二进制文件。其中名称以“_”(包括“_test.go”)或“.”开头的文件将被忽略。而后缀为“_test”的测试文件将被编译为单独的程序包,并与主测试文件链接并执行。

go工具将忽略名为“testdata”的目录,该目录可用来存放测试所需的辅助数据。

go testrun vetgo vetgo vetgo vet-vet=off

所有测试输出和摘要行都打印到go命令的标准输出,即使测试将其打印为自己的标准错误。(go命令的标准错误保留用于打印建立测试时出错)。

Go test
go testgo test
go testgo test
go test

二、准备

接下来,将通过一个个例子说明单元测试、基准测试、子测试、并发测试到底该如何写,在此之前,我们需要先准备一个待测试的小功能。这里,我们以一个对全局map变量执行增删改查的功能为例,开发对应的测试代码。具体如下:

var Cash = make(map[string]string)

func Add(key,value string){
    if _,ok := Cash[key];!ok{
        Cash[key] = value
    }
}

func Delete(key string){
    if _,ok := Cash[key];ok{
        delete(Cash,key)
    }
}

func Update(key,value string){
    Cash[key] = value
}

func Get(key string) string{
    if v,ok := Cash[key];ok{
        return v
    }
    return ""
}

func Clean(){
    Cash = make(map[string]string)
}

这里我们可以没有为Cash变量添加锁机制,目的是为了在验证阶段通过并发测试找出这个’bug‘。另外,还额外提供了一个Clean()方法,用于清空变量的内容。

三、单元测试

单元测试是最简单,也是最基本的测试。例如,我们想要测试add和get功能是否正常,通常我们会这样写。

func TestAddAndGet(t *testing.T){
    Add("a","aa")
    fmt.Println(Get("a"))
}

这是最基本的测试方法,但是效率太低,同时需要开发者自己去判断结果是否正确。通常会通过Table-driven的方式实现这种简单重复的测试内容,我们可以按批次执行测试,并通过程序化的方式验证测试结果,具体如下:

func TestAdd(t *testing.T){
    var addTests = []struct{
        key string
        value string
        expected int
    }{
        {"a","aa",1},
        {"b","bb",2},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"d","dd",4},
        {"e","ee",5},
        {"f","ff",6},
        {"g","gg",7},
        {"h","hh",8},
        {"i","ii",9},
        {"j","jj",10},
    }

    quary := rand.Int()
    for _,v := range addTests{
        Add(v.key,v.value)
        t.Logf("[goroutine:%d] add %s:%s",quary,v.key,v.value)
        if len(Cash) != v.expected{
            t.Errorf("add %s:%s len = %d; except %d",v.key,v.value,len(Cash),v.expected)
        }
    }
    Clean()
}

如果某次插入操作出现异常会返回错误信息:

=== RUN   TestAdd
    basic_test.go:48: add d:dd len = 4; except 4
--- FAIL: TestAdd (0.00s)
FAIL   

四、基准测试

基准测试,通常也被成为压测Benchmark。压测通常会自动的顺序执行多次,然后返回平均的压测参数。例如我们测试get方法的性能:

func BenchmarkGet(b *testing.B) {

    b.Log("start")
    var addTests = []struct{
        key string
        value string
        expected int
    }{
        {"a","aa",1},
        {"b","bb",2},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"d","dd",4},
        {"e","ee",5},
        {"f","ff",6},
        {"g","gg",7},
        {"h","hh",8},
        {"i","ii",9},
        {"j","jj",10},
    }
    for _,v := range addTests{
        Add(v.key,v.value)
    }

    //启动内存统计
    b.ReportAllocs()

    //重新计时
    b.ResetTimer()

    for i:=0;i<b.N;i++{
        var result []string
        for _,v := range addTests{
            value := Get(v.key)
            if value != v.value{
                b.Errorf("get %s:%s, except %s",v.key, value,v.value)
            }
            result = append(result,value)
        }
    }

}

测试结果为:

goos: darwin
goarch: amd64
pkg: test-learn
BenchmarkGet
    basic_test.go:185: start
    basic_test.go:185: start
    basic_test.go:185: start
    basic_test.go:185: start
    basic_test.go:185: start
BenchmarkGet-12      2162974           546 ns/op         496 B/op          5 allocs/op
PASS

b.ResetTimer()

如果我们关注的流程在测试代码前半段时呢?testing包提供了更加灵活的手动计时功能。

b.StartTimer()
b.StopTimer()
b.ReportAllocs()go test-benchmem

2162974 :基准测试的迭代总次数 b.N

546 ns/op:平均每次迭代所消耗的纳秒数

496 B/op:平均每次迭代内存所分配的字节数

5 allocs/op:平均每次迭代的内存分配次数

五、并发测试

t.Parallel()

1、可并发执行的测试用例

t.Parallel()
func TestCanParallelExecAdd(t *testing.T){
    var addTests = []struct{
        key string
        value string
        expected int
    }{
        {"a","aa",1},
        {"b","bb",2},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"d","dd",4},
        {"e","ee",5},
        {"f","ff",6},
        {"g","gg",7},
        {"h","hh",8},
        {"i","ii",9},
        {"j","jj",10},
    }

    t.Parallel()

    quary := rand.Int()
    t.Logf("[goroutine:%d] start",quary)

    for _,v := range addTests{
        Add(v.key,v.value)
        t.Logf("[goroutine:%d] add %s:%s",quary,v.key,v.value)
        if len(Cash) != v.expected{
            t.Errorf("add %s:%s len = %d; except %d",v.key,v.value,len(Cash),v.expected)
        }
    }
    Clean()
}


func TestCanParallelExecAdd2(t *testing.T){
    var addTests = []struct{
        key string
        value string
        expected int
    }{
        {"a","aa",1},
        {"b","bb",2},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"c","cc",3},
        {"d","dd",4},
        {"e","ee",5},
        {"f","ff",6},
        {"g","gg",7},
        {"h","hh",8},
        {"i","ii",9},
        {"j","jj",10},
    }

    t.Parallel()

    quary := rand.Int()
    t.Logf("[goroutine:%d] start",quary)

    for _,v := range addTests{
        Add(v.key,v.value)
        t.Logf("[goroutine:%d] add %s:%s",quary,v.key,v.value)
        if len(Cash) != v.expected{
            t.Errorf("add %s:%s len = %d; except %d",v.key,v.value,len(Cash),v.expected)
        }
    }
    Clean()
}

go testfatal error: concurrent map read and map writet.Parallel()
go test

到这里,基准并发测试的实现方式已经十分清晰,但是这需要十分冗余的测试代码,如果想要测试10并发量的测试难道要写10份逻辑一样的测试代码吗?

当然不是,testing包提供了子测试的概念,可以便于我们实现更加复杂的测试逻辑。

2、基于子测试的并发单元测试

子测试是指我们可以在单元测试中启动多个测试用例,具体如下:

func TestParallelAdd1(t *testing.T){
    for i:=0;i<10;i++{
        t.Run(fmt.Sprintf("g-%d",i), TestAdd)
    }
}

我们通过t.run函数,批量启动了10个子测试用例。通过日志我们发现,这10个子测试用例是按顺序执行的,这是因为TestAdd单元测试并不支持并发执行,接下来我们对上述代码做出修改,为子测试用例添加可并发属性。

func TestParallelAdd(t *testing.T){
    for i:=0;i<10;i++{
        t.Run(fmt.Sprintf("g-%d",i), func(t *testing.T) {
            t.Parallel()
            TestAdd(t)
        })
    }
}
fatal error: concurrent map writes

3、并发基准测试

b.RunParallel
func BenchmarkParallelAdd(b *testing.B) {

    b.Log("start")
    var process uint32 = 0
    var count uint64 = 0

    b.SetParallelism(2)

    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {

        temp := atomic.AddUint32(&process,1)

        b.Logf("[goroutine:%d] start",temp)
        for pb.Next() {
            atomic.AddUint64(&count,1)
            // The loop body is executed b.N times total across all goroutines.
            b.Logf("[goroutine:%d] count=%d",temp,atomic.LoadUint64(&count))

        }
        b.Logf("[goroutine:%d] end",temp)
    })

}


通过 RunParallel 方法能够并行地执行给定的基准测试。RunParallel会创建出多个 goroutine,并将 b.N 分配给这些 goroutine 执行,其中 goroutine 数量的默认值为 GOMAXPROCS。用户如果想要增加非 CPU 受限(non-CPU-bound)基准测试的并行性,那么可以在 RunParallel 之前调用SetParallelism(如 SetParallelism(2),则 goroutine 数量为 2*GOMAXPROCS)。RunParallel 通常会与 -cpu 标志一同使用。

六、示例功能

ExampleXxx_xxx
func ExampleGet() {
    Add("a","aa")
    Add("b","bb")
    fmt.Println(Get("a"))
    fmt.Println(Get("b"))

    // Output:
    // aa
    // bb
}

七、总结

通常测试用例文件被建议与源文件写在同一个包中。

测试常用命令

go testgo test -bench=.go test -vgo test -racego test -cover

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