golang-testing

Go 测试模式

全面的 Go 测试模式，用于编写可靠、可维护的测试，遵循 TDD 方法论。

何时激活

• 编写新的 Go 函数或方法时
• 为现有代码添加测试覆盖率时
• 为性能关键代码创建基准测试时
• 为输入验证实现模糊测试时
• 在 Go 项目中遵循 TDD 工作流时

Go 的 TDD 工作流

RED-GREEN-REFACTOR 循环

RED     → 首先编写一个失败的测试
GREEN   → 编写最少的代码以通过测试
REFACTOR → 改进代码，同时保持测试通过
REPEAT  → 继续下一个需求

Go 中的逐步 TDD

// 步骤 1: 定义接口/签名
// calculator.go
package calculator

func Add(a, b int) int {
    panic("未实现") // 占位符
}

// 步骤 2: 编写失败的测试 (RED)
// calculator_test.go
package calculator

import "testing"

func TestAdd(t *testing.T) {
    got := Add(2, 3)
    want := 5
    if got != want {
        t.Errorf("Add(2, 3) = %d; want %d", got, want)
    }
}

// 步骤 3: 运行测试 - 验证 FAIL
// $ go test
// --- FAIL: TestAdd (0.00s)
// panic: 未实现

// 步骤 4: 实现最少的代码 (GREEN)
func Add(a, b int) int {
    return a + b
}

// 步骤 5: 运行测试 - 验证 PASS
// $ go test
// PASS

// 步骤 6: 如果需要，重构，并验证测试仍然通过

表格驱动测试

Go 测试的标准模式。用最少的代码实现全面的覆盖率。

func TestAdd(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        name     string
        a, b     int
        expected int
    }{
        {"正数", 2, 3, 5},
        {"负数", -1, -2, -3},
        {"零值", 0, 0, 0},
        {"混合符号", -1, 1, 0},
        {"大数", 1000000, 2000000, 3000000},
    }

    for _, tt := range tests {
        t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
            got := Add(tt.a, tt.b)
            if got != tt.expected {
                t.Errorf("Add(%d, %d) = %d; want %d",
                    tt.a, tt.b, got, tt.expected)
            }
        })
    }
}

带有错误情况的表格驱动测试

func TestParseConfig(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        name    string
        input   string
        want    *Config
        wantErr bool
    }{
        {
            name:  "有效的配置",
            input: `{"host": "localhost", "port": 8080}`,
            want:  &Config{Host: "localhost", Port: 8080},
        },
        {
            name:    "无效的 JSON",
            input:   `{invalid}`,
            wantErr: true,
        },
        {
            name:    "空输入",
            input:   "",
            wantErr: true,
        },
        {
            name:  "最小配置",
            input: `{}`,
            want:  &Config{}, // 零值配置
        },
    }

    for _, tt := range tests {
        t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
            got, err := ParseConfig(tt.input)

            if tt.wantErr {
                if err == nil {
                    t.Error("期望错误，但得到 nil")
                }
                return
            }

            if err != nil {
                t.Fatalf("意外的错误: %v", err)
            }

            if !reflect.DeepEqual(got, tt.want) {
                t.Errorf("got %+v; want %+v", got, tt.want)
            }
        })
    }
}

子测试和子基准测试

组织相关测试

func TestUser(t *testing.T) {
    // 所有子测试共享的设置
    db := setupTestDB(t)

    t.Run("创建", func(t *testing.T) {
        user := &User{Name: "Alice"}
        err := db.CreateUser(user)
        if err != nil {
            t.Fatalf("CreateUser 失败: %v", err)
        }
        if user.ID == "" {
            t.Error("期望用户 ID 被设置")
        }
    })

    t.Run("获取", func(t *testing.T) {
        user, err := db.GetUser("alice-id")
        if err != nil {
            t.Fatalf("GetUser 失败: %v", err)
        }
        if user.Name != "Alice" {
            t.Errorf("got name %q; want %q", user.Name, "Alice")
        }
    })

    t.Run("更新", func(t *testing.T) {
        // ...
    })

    t.Run("删除", func(t *testing.T) {
        // ...
    })
}

并行子测试

func TestParallel(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        name  string
        input string
    }{
        {"case1", "input1"},
        {"case2", "input2"},
        {"case3", "input3"},
    }

    for _, tt := range tests {
        tt := tt // 捕获范围变量
        t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
            t.Parallel() // 并行运行子测试
            result := Process(tt.input)
            // 断言...
            _ = result
        })
    }
}

测试辅助函数

辅助函数

func setupTestDB(t *testing.T) *sql.DB {
    t.Helper() // 将此标记为辅助函数

    db, err := sql.Open("sqlite3", ":memory:")
    if err != nil {
        t.Fatalf("打开数据库失败: %v", err)
    }

    // 测试完成时清理
    t.Cleanup(func() {
        db.Close()
    })

    // 运行迁移
    if _, err := db.Exec(schema); err != nil {
        t.Fatalf("创建模式失败: %v", err)
    }

    return db
}

func assertNoError(t *testing.T, err error) {
    t.Helper()
    if err != nil {
        t.Fatalf("意外的错误: %v", err)
    }
}

func assertEqual[T comparable](t *testing.T, got, want T) {
    t.Helper()
    if got != want {
        t.Errorf("got %v; want %v", got, want)
    }
}

临时文件和目录

func TestFileProcessing(t *testing.T) {
    // 创建临时目录 - 自动清理
    tmpDir := t.TempDir()

    // 创建测试文件
    testFile := filepath.Join(tmpDir, "test.txt")
    err := os.WriteFile(testFile, []byte("测试内容"), 0644)
    if err != nil {
        t.Fatalf("创建测试文件失败: %v", err)
    }

    // 运行测试
    result, err := ProcessFile(testFile)
    if err != nil {
        t.Fatalf("ProcessFile 失败: %v", err)
    }

    // 断言...
    _ = result
}

Golden 文件

对照存储在 testdata/ 中的预期输出文件进行测试。

var update = flag.Bool("update", false, "更新 golden 文件")

func TestRender(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        name  string
        input Template
    }{
        {"simple", Template{Name: "test"}},
        {"complex", Template{Name: "test", Items: []string{"a", "b"}}},
    }

    for _, tt := range tests {
        t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
            got := Render(tt.input)

            golden := filepath.Join("testdata", tt.name+".golden")

            if *update {
                // 更新 golden 文件: go test -update
                err := os.WriteFile(golden, got, 0644)
                if err != nil {
                    t.Fatalf("更新 golden 文件失败: %v", err)
                }
            }

            want, err := os.ReadFile(golden)
            if err != nil {
                t.Fatalf("读取 golden 文件失败: %v", err)
            }

            if !bytes.Equal(got, want) {
                t.Errorf("输出不匹配:\ngot:\n%s\nwant:\n%s", got, want)
            }
        })
    }
}

使用接口进行模拟

基于接口的模拟

// 定义依赖项的接口
type UserRepository interface {
    GetUser(id string) (*User, error)
    SaveUser(user *User) error
}

// 生产实现
type PostgresUserRepository struct {
    db *sql.DB
}

func (r *PostgresUserRepository) GetUser(id string) (*User, error) {
    // 真实数据库查询
}

// 测试用的模拟实现
type MockUserRepository struct {
    GetUserFunc  func(id string) (*User, error)
    SaveUserFunc func(user *User) error
}

func (m *MockUserRepository) GetUser(id string) (*User, error) {
    return m.GetUserFunc(id)
}

func (m *MockUserRepository) SaveUser(user *User) error {
    return m.SaveUserFunc(user)
}

// 使用模拟的测试
func TestUserService(t *testing.T) {
    mock := &MockUserRepository{
        GetUserFunc: func(id string) (*User, error) {
            if id == "123" {
                return &User{ID: "123", Name: "Alice"}, nil
            }
            return nil, ErrNotFound
        },
    }

    service := NewUserService(mock)

    user, err := service.GetUserProfile("123")
    if err != nil {
        t.Fatalf("意外的错误: %v", err)
    }
    if user.Name != "Alice" {
        t.Errorf("got name %q; want %q", user.Name, "Alice")
    }
}

基准测试

基本基准测试

func BenchmarkProcess(b *testing.B) {
    data := generateTestData(1000)
    b.ResetTimer() // 不计入设置时间

    for i := 0; i < b.N; i++ {
        Process(data)
    }
}

// 运行: go test -bench=BenchmarkProcess -benchmem
// 输出: BenchmarkProcess-8   10000   105234 ns/op   4096 B/op   10 allocs/op

不同大小的基准测试

func BenchmarkSort(b *testing.B) {
    sizes := []int{100, 1000, 10000, 100000}

    for _, size := range sizes {
        b.Run(fmt.Sprintf("size=%d", size), func(b *testing.B) {
            data := generateRandomSlice(size)
            b.ResetTimer()

            for i := 0; i < b.N; i++ {
                // 复制以避免对已排序的数据排序
                tmp := make([]int, len(data))
                copy(tmp, data)
                sort.Ints(tmp)
            }
        })
    }
}

内存分配基准测试

func BenchmarkStringConcat(b *testing.B) {
    parts := []string{"hello", "world", "foo", "bar", "baz"}

    b.Run("plus", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            var s string
            for _, p := range parts {
                s += p
            }
            _ = s
        }
    })

    b.Run("builder", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            var sb strings.Builder
            for _, p := range parts {
                sb.WriteString(p)
            }
            _ = sb.String()
        }
    })

    b.Run("join", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            _ = strings.Join(parts, "")
        }
    })
}

模糊测试 (Go 1.18+)

基本模糊测试

func FuzzParseJSON(f *testing.F) {
    // 添加种子语料库
    f.Add(`{"name": "test"}`)
    f.Add(`{"count": 123}`)
    f.Add(`[]`)
    f.Add(`""`)

    f.Fuzz(func(t *testing.T, input string) {
        var result map[string]interface{}
        err := json.Unmarshal([]byte(input), &result)

        if err != nil {
            // 随机输入预期会有无效 JSON
            return
        }

        // 如果解析成功，重新编码应该工作
        _, err = json.Marshal(result)
        if err != nil {
            t.Errorf("成功 Unmarshal 后 Marshal 失败: %v", err)
        }
    })
}

// 运行: go test -fuzz=FuzzParseJSON -fuzztime=30s

多输入模糊测试

func FuzzCompare(f *testing.F) {
    f.Add("hello", "world")
    f.Add("", "")
    f.Add("abc", "abc")

    f.Fuzz(func(t *testing.T, a, b string) {
        result := Compare(a, b)

        // 属性: Compare(a, a) 应始终等于 0
        if a == b && result != 0 {
            t.Errorf("Compare(%q, %q) = %d; want 0", a, b, result)
        }

        // 属性: Compare(a, b) 和 Compare(b, a) 应有相反的符号
        reverse := Compare(b, a)
        if (result > 0 && reverse >= 0) || (result < 0 && reverse <= 0) {
            if result != 0 || reverse != 0 {
                t.Errorf("Compare(%q, %q) = %d, Compare(%q, %q) = %d; 不一致",
                    a, b, result, b, a, reverse)
            }
        }
    })
}

测试覆盖率

运行覆盖率

# 基本覆盖率
go test -cover ./...

# 生成覆盖率概要文件
go test -coverprofile=coverage.out ./...

# 在浏览器中查看覆盖率
go tool cover -html=coverage.out

# 按函数查看覆盖率
go tool cover -func=coverage.out

# 带竞争检测的覆盖率
go test -race -coverprofile=coverage.out ./...

覆盖率目标

代码类型	目标
关键业务逻辑	100%
公共 API	90%+
通用代码	80%+
生成的代码	排除

从覆盖率中排除生成的代码

//go:generate mockgen -source=interface.go -destination=mock_interface.go

// 在覆盖率概要文件中，使用构建标签排除:
// go test -cover -tags=!generate ./...

HTTP 处理器测试

func TestHealthHandler(t *testing.T) {
    // 创建请求
    req := httptest.NewRequest(http.MethodGet, "/health", nil)
    w := httptest.NewRecorder()

    // 调用处理器
    HealthHandler(w, req)

    // 检查响应
    resp := w.Result()
    defer resp.Body.Close()

    if resp.StatusCode != http.StatusOK {
        t.Errorf("got status %d; want %d", resp.StatusCode, http.StatusOK)
    }

    body, _ := io.ReadAll(resp.Body)
    if string(body) != "OK" {
        t.Errorf("got body %q; want %q", body, "OK")
    }
}

func TestAPIHandler(t *testing.T) {
    tests := []struct {
        name       string
        method     string
        path       string
        body       string
        wantStatus int
        wantBody   string
    }{
        {
            name:       "获取用户",
            method:     http.MethodGet,
            path:       "/users/123",
            wantStatus: http.StatusOK,
            wantBody:   `{"id":"123","name":"Alice"}`,
        },
        {
            name:       "未找到",
            method:     http.MethodGet,
            path:       "/users/999",
            wantStatus: http.StatusNotFound,
        },
        {
            name:       "创建用户",
            method:     http.MethodPost,
            path:       "/users",
            body:       `{"name":"Bob"}`,
            wantStatus: http.StatusCreated,
        },
    }

    handler := NewAPIHandler()

    for _, tt := range tests {
        t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
            // ...
        })
    }
}