使用 xUnit 编写 ASP.NET Core 单元测试

还记得 .NET Framework 的 ASP.NET WebForm 吗？那个年代如果要在 Web 层做单元测试简直就是灾难啊。.NET Core 吸取教训，在设计上考虑到了可测试性，就连 ASP.NET Core 这种 Web 或 API 应用要做单元测试也是很方便的。其中面向接口和依赖注入在这方面起到了非常重要的作用。

本文就来手把手教你如何用 xUnit 对 ASP.NET Core 应用做单元测试。.NET Core 常用的测试工具还有 NUnit 和 MSTest，我本人习惯用 xUnit 作为测试工具，所以本文用的是 xUnit。

创建示例项目

先用 ASP.NET Core API 模板建一个应用。

模板为我们自动创建了一个 ValuesController，为了方便演示，我们只留其中一个 Get 方法：

public class ValuesController : ControllerBase
{
    // GET api/values/5
    [HttpGet("{id}")]
    public ActionResult<string> Get(int id)
    {
        return "value";
    }
}

然后再添加一个 xUnit 单元测试项目：

模板自动为我们添加好了 xUnit 引用：

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="15.9.0" />
  <PackageReference Include="xunit" Version="2.4.0" />
  <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.4.0" />
</ItemGroup>

但要测试 ASP.NET Core 应用还需要添加两个 NuGet 包：

Install-Package Microsoft.AspNetCore.App
Install-Package Microsoft.AspNetCore.TestHost

当然还要引入目标项目。最后的引用是这样的：

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.App" Version="2.1.5" />
  <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.TestHost" Version="2.1.1" />
  <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="15.9.0" />
  <PackageReference Include="xunit" Version="2.4.0" />
  <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.4.0" />
</ItemGroup>

<ItemGroup>
  <ProjectReference Include="..\WebApplication1\WebApplication1.csproj" />
</ItemGroup>

添加完引用后编译一下，确认引用没有问题。

编写单元测试

写单元测试一般有三个步骤：Arrange，Act 和 Assert。

• Arrange 是准备阶段，这个阶段是准备工作，比如模拟数据、初始化对象等；
• Act 是行为阶段，这个阶段是用准备好的数据去调用要测试的方法；
• Assert 是断定阶段，就是把调用目标方法返回的值和预期的值进行比较，如果和预期一致说明测试通过，否则为失败。

按照这个步骤我们来编写一个单元测试方法，以 ValuesController 中的 Get 方法作为要测试的目标。一般一个单元测试方法就是一个测试用例。

我们在测试工程添加一个 ValuesTests 单元测试类，然后编写一个单元测试方法，代码如下：

public class ValuesTests
{
    public ValuesTests()
    {
        var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
            .UseStartup<Startup>());
        Client = server.CreateClient();
    }

    public HttpClient Client { get; }

    [Fact]
    public async Task GetById_ShouldBe_Ok()
    {
        // Arrange
        var id = 1;

        // Act
        var response = await Client.GetAsync($"/api/values/{id}");

        // Assert
        Assert.Equal(HttpStatusCode.OK, response.StatusCode);
    }
}

这里我们通过 TestServer 拿到一个 HttpClient 对象，用它我们可以模拟 Http 请求。我们写了一个非常简单的测试用例，完整演示了单元测试的 Arrange，Act 和 Assert 三个步骤。

建议单元测试的方法名使用“什么应该是什么”的模式。比如上面的 GetById_ShouldBe_Ok，表示调用 GetById 这个 API 返回的结果应该是 OK 的，这样一看就知道你这个测试用例是干吗的，不需要过多的注释。

运行单元测试

单元测试用例写好后，打开“Test Explore”（中文版 VS 看到的是中文），在测试方法上右击，选择“Run Seleted Tests”，也可以在方法代码块内鼠标右击选择“Run Tests”：

注意看测试方法前面图标的颜色，目前是蓝色的，表示测试用例还没有运行过。

测试用例执行结束后如果结果和预期一致就是绿色的图标：

如果运行结果和预期不一致就会是红色图标，然后你需要修改代码直到出现绿色图标。你可以在“Test Explore”的下方看到执行消耗的时间，也可以在 Output 窗口看到执行的细节。

以上图标颜色的变化过程是：蓝色，红色，再绿色，有可能蓝色经过一次运行就直接变成绿色，也有可能经过很多次红色才变成绿色。测试驱动开发中的 BRG（蓝红绿）术语就是这么来的。

调试单元测试

你可以通过添加断点的方式在单元测试中调试。方法很简单，在需要调试的方法上右键选择“Debug Seleted Tests”即可，和平时的调试是一样的。

如果我们要查看 API 具体返回了什么，可以通过加断点调试来查看返回结果的变量字符串值，但这种方式不是最好的选择。比如对于同一个 API，我要看看 10 种参数返回的结果是什么样的，每次都通过断点调试来查看就很麻烦。

除了添加断点来调试，还有一种打印日志的方法来快速调试，xUnit 可以很方便地做到这一点。为此我们来修改一下 ValuesTests：

public ValuesTests(ITestOutputHelper outputHelper)
{
    var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
        .UseStartup<Startup>());
    Client = server.CreateClient();
    Output = outputHelper;
}

public ITestOutputHelper Output{ get; }

// ... (省略其它代码)

这里我们在构造函数中添加了 ITestOutputHelper 参数，xUnit 会将一个实现此接口的实例注入进来。拿到这个实例后，我们就可以用它来输出日志了：

  [Fact]
public async Task GetById_ShouldBe_Ok()
{
    // Arrange
    var id = 1;

    // Act
    var response = await Client.GetAsync($"/api/values/{id}");

    // Output
    var responseText = await response.Content.ReadAsStringAsync();
    Output.WriteLine(responseText);

    // Assert
    Assert.Equal(HttpStatusCode.OK, response.StatusCode);
}

运行（注意不是 Debug）此方法，运行结束后，在“Test Explore”的下方可以可以看到“Output”字样，点击它就可以看到输出的结果，如图：

通过这种方式，每次运行测试我们就可以很方便的查看输出结果了。

其它

上面我们是通过模拟 Http 请求的方式来调用 API 测试的，还有一种就是 new 一个 Controller 来直接调用它的 Action 方法来测试。比如这样：

// Arrange
var id = 1;
var controller = new ValuesController();
// Act
var result = controller.Get(id);

如果 Controller 没有其它依赖，这种方式当然是最方便的。但通常 Controller 是会有一个或多个依赖的，比如这样：

public class ValuesController : Controller
{
    private readonly ISessionRepository _sessionRepository;

    public ValuesController(ISessionRepository sessionRepository)
    {
        _sessionRepository = sessionRepository;
    }

    // ...
}

我们就要模拟实例化这个 Controller 的所有依赖，当然手动模拟是不现实的，因为一个依赖类还可能会依赖其它的类或接口，依赖链可能很长，你不可能每个依赖都手动去实例化它们。有一个叫 Moq 的工具可以自动来模拟实例化依赖，它的用法是这样的：

// ..
// Arrange
var mockRepo = new Mock<ISessionRepository>();
mockRepo.Setup(...);
var controller = new HomeController(mockRepo.Object);

// Act
var result = await controller.Index();

这种方式我是不推荐的，因为抛开 Moq 的学习成本不说，重要的是它不如模拟 Http 请求那样接近真实的调用场景，所以本文对它不作过多的介绍，大家知道有这么回事就行。