🤳如何为复杂的 Java 应用编写集成测试

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最近有时间又把以前开源的 IM 消息系统捡起来继续开发了（确实这些年经常有朋友催更）。

没错，确实是这些年，因为上次发版还是再 2019 年的八月份。

这段时间比较重大的更新就是把元数据中心抽离出来了，以前是和 zookeeper 的代码强耦合在一起的，重构之后可以有多种实现了。

今后甚至可以提供一个 jar 包就可以把后端服务全部启动起来用于体验，此时就可以使用一个简单的基于内存的注册中心。

除此之外做的更多的就是新增了一个集成测试的模块，没有完善的集成测试功能在合并代码的时候都要小心翼翼，基本的功能需求都没法保证。

加上这几年我也接触了不少优秀的开源项目（比如 Pulsar、OpenTelemetry、HertzBeat 等），他们都有完整的代码合并流程；首先第一点就得把测试流水线跑通过。

这一点在 OpenTelemetry 社区更为严格：

他们的构建测试流程非常多，包括单元测试、集成测试、代码风格、多版本兼容等。

所以在结合了这些优秀项目的经验后我也为 cim 项目新增相关的模块 cim-integration-test，同时也在 github 上配置了相关的 action，最终的效果如下：


在 “Build with Maven” 阶段触发单元测试和集成测试，最终会把测试结果上传到 Codecov，然后会在 PR 的评论区输出测试报告。

相关的 action 配置如下：

就是配置了几个 Job，重点是这里的：

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mvn -B package --file pom.xml

它会编译并运行项目下面的所有 test 代码。

cim-integration-test 模块

为了方便进行集成测试，我新增了 cim-integration-test 这个模块，这里面没有任何源码，只有测试相关的代码。

类的继承关系图如下：

因为我们做集成测试需要把 cim 所依赖的服务都启动起来，目前主要由以下几个服务：

  • cim-server: cim 的服务端
  • cim-route: 路由服务
  • cim-client: 客户端

而 route 服务是依赖于 server 服务，所以 route 继承了 server，client 则是需要 route 和 server 都启动，所以它需要继承 route。

集成 test container

先来看看 server 的测试实现：

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public abstract class AbstractServerBaseTest {  
  
    private static final DockerImageName DEFAULT_IMAGE_NAME = DockerImageName  
            .parse("zookeeper")  
            .withTag("3.9.2");  
  
    private static final Duration DEFAULT_STARTUP_TIMEOUT = Duration.ofSeconds(60);  
  
    @Container  
    public final ZooKeeperContainer  
            zooKeeperContainer = new ZooKeeperContainer(DEFAULT_IMAGE_NAME, DEFAULT_STARTUP_TIMEOUT);  
  
    @Getter  
    private String zookeeperAddr;  
  
    public void startServer() {  
        zooKeeperContainer.start();  
        zookeeperAddr = String.format("%s:%d", zooKeeperContainer.getHost(), zooKeeperContainer.getMappedPort(ZooKeeperContainer.DEFAULT_CLIENT_PORT));  
        SpringApplication server = new SpringApplication(CIMServerApplication.class);  
        server.run("--app.zk.addr=" + zookeeperAddr);  
    }  
}

因为 server 是需要依赖 zookeeper 作为元数据中心，所以在启动之前需要先把 zookeeper 启动起来。

此时就需要使用 testcontainer 来做支持了，使用它可以在单测的过程中使用 docker 启动任意一个服务，这样在 CI 中做集成测试就很简单了。

我们日常使用的大部分中间件都是支持的，使用起来也很简单。

先添加相关的依赖：

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<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.postgresql</groupId>
        <artifactId>postgresql</artifactId>
        <version>42.7.3</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-classic</artifactId>
        <version>1.5.6</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
        <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
        <version>5.10.2</version>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

然后在选择我们需要依赖的服务，比如是 PostgreSQL：

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<dependency>
    <groupId>org.testcontainers</groupId>
    <artifactId>postgresql</artifactId>
    <version>1.19.8</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

然后在测试代码中启动相关的服务

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class CustomerServiceTest {

  static PostgreSQLContainer<?> postgres = new PostgreSQLContainer<>(
    "postgres:16-alpine"
  );

  CustomerService customerService;

  @BeforeAll
  static void beforeAll() {
    postgres.start();
  }

  @AfterAll
  static void afterAll() {
    postgres.stop();
  }

  @BeforeEach
  void setUp() {
    DBConnectionProvider connectionProvider = new DBConnectionProvider(
      postgres.getJdbcUrl(),
      postgres.getUsername(),
      postgres.getPassword()
    );
    customerService = new CustomerService(connectionProvider);
  }

通常情况下我们都是需要获取这些中间件的链接，比如 IP 端口啥的。

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org.testcontainers.containers.ContainerState#getHost
org.testcontainers.containers.ContainerState#getMappedPort

通常是通过这两个函数来获取对应的 IP 和端口。

集成

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@Container  
RedisContainer redis = new RedisContainer(DockerImageName.parse("redis:7.4.0"));  
  
public void startRoute() {  
    redis.start();  
    SpringApplication route = new SpringApplication(RouteApplication.class);  
    String[] args = new String[]{  
            "--spring.data.redis.host=" + redis.getHost(),  
            "--spring.data.redis.port=" + redis.getMappedPort(6379),  
            "--app.zk.addr=" + super.getZookeeperAddr(),  
    };    
    route.setAdditionalProfiles("route");  
    route.run(args);  
}

对于 route 来说不但需要 zookeeper 还需要 Redis 来存放用户的路由关系，此时就还需要运行一个 Redis 的容器，使用方法同理。

最后就需要以 springboot 的方式将这两个应用启动起来，我们直接创建一个 SpringApplication 对象，然后将需要修改的参数通过 --varname=value 的形式将数据传递进去。

还可以通过 setAdditionalProfiles() 函数指定当前应用运行的 profile，这样我们就可以在测试目录使用对应的配置文件了。

image.png

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route.setAdditionalProfiles("route");

比如我们这里设置为 route 就可以使用 application-route.yaml 作为 route 的配置文件启动，就不用每个参数都通过 -- 传递了。

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private void login(String userName, int port) throws Exception {  
    Long userId = super.registerAccount(userName);  
    SpringApplication client = new SpringApplication(CIMClientApplication.class);  
    client.setAdditionalProfiles("client");  
    String[] args = new String[]{  
            "--server.port=" + port,  
            "--cim.user.id=" + userId,  
            "--cim.user.userName=" + userName  
    };  
    client.run(args);  
}  
  
@Test  
public void olu() throws Exception {  
    super.startServer();  
    super.startRoute();  
    this.login("crossoverJie", 8082);  
    this.login("cj", 8182);  
    MsgHandle msgHandle = SpringBeanFactory.getBean(MsgHandle.class);  
    msgHandle.innerCommand(":olu");  
    msgHandle.sendMsg("hello");  
}

我们真正要测试的其实是客户端的功能，只要客户端功能正常，说明 server 和 route 也是正常的。

比如这里的 olu(oline user) 的测试流程是：

  • 启动 server 和 route
  • 登录注册两个账号
  • 查询出所有用户
  • 发送消息

最终的测试结果如下，符合预期。

image.png

碰到的问题

应用分层

不知道大家注意到刚才测试代码存在的问题没有，主要就是没法断言。

因为客户端、route、server 都是以一个应用的维度去运行的，没法获取到一些关键指标。

比如输出在线用户，当客户端作为一个应用时，在线用户就是直接打印在了终端，而没有直接暴露一个接口返回在线数据；收发消息也是同理。

其实在应用内部这些都是有接口的，但是作为一个整体的 springboot 应用就没有提供这些能力了。

本质上的问题就是这里应该有一个 client-sdk 的模块，client 也是基于这个 sdk 实现的，这样就可以更好的测试相关的功能了。

之后就准备把 sdk 单独抽离一个模块，这样可以方便基于这个 sdk 实现不同的交互，甚至做一个 UI 界面都是可以的。

编译失败

还有一个问题就是我是直接将 client/route/server 的依赖集成到 integration-test 模块中：

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<dependency>  
  <groupId>com.crossoverjie.netty</groupId>  
  <artifactId>cim-server</artifactId>  
  <version>${project.version}</version>  
  <scope>compile</scope>  
</dependency>  
  
<dependency>  
  <groupId>com.crossoverjie.netty</groupId>  
  <artifactId>cim-forward-route</artifactId>  
  <version>${project.version}</version>  
  <scope>compile</scope>  
</dependency>  
  
<dependency>  
  <groupId>com.crossoverjie.netty</groupId>  
  <artifactId>cim-client</artifactId>  
  <version>${project.version}</version>  
  <scope>compile</scope>  
</dependency>

在 IDEA 里直接点击测试按钮是可以直接运行这里的测试用例的，但是想通过 mvn test 时就遇到了问题。

image.png

会在编译期间就是失败了，我排查了很久最终发现是因为这三个模块应用使用了springboot 的构建插件：

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<plugin>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
	<executions>
		<execution>
			<goals>
				<goal>repackage</goal>
			</goals>
		</execution>
	</executions>
</plugin>

这几个模块最终会被打包成一个 springboot 的 jar 包，从而导致 integration-test 在编译时无法加载进来从而使用里面的类。

暂时没有找到好的解决办法，我就只有把这几个插件先去掉，需要打包时再手动指定插件。

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mvn clean package spring-boot:repackage -DskipTests=true

其实这里的本质问题也是没有分层的结果，最好还是依赖 route 和 server 的 SDK 进行测试。

现在因为有了测试的 CI 也欢迎大家来做贡献，可以看看这里的 help want，有一些简单易上手可以先搞起来。

https://github.com/crossoverJie/cim/issues/135

参考链接：