自动化测试数据生成：Asp.Net Core单元测试利器AutoFixture详解

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所属分类：.NET技术
摘要

在我们之前的文章中介绍过使用Bogus生成模拟测试数据，今天来讲解一下功能更加强大自动生成测试数据的工具的库”AutoFixture”。
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引言

在我们之前的文章中介绍过使用Bogus生成模拟测试数据，今天来讲解一下功能更加强大自动生成测试数据的工具的库"AutoFixture"。

什么是AutoFixture?

AutoFixture 是一个针对 .NET 的开源库，旨在最大程度地减少单元测试中的“安排（Arrange）”阶段，以提高可维护性。它的主要目标是让开发人员专注于被测试的内容，而不是如何设置测试场景，通过更容易地创建包含测试数据的对象图，从而实现这一目标。

AutoFixture 可以帮助开发人员自动生成测试数据，减少手动设置测试数据的工作量，提高单元测试的效率和可维护性。通过自动生成对象，开发人员可以更专注于编写测试逻辑，而不必花费大量精力在准备测试数据上。

其实和Bogus相比，AutoFixture更强大的地方在于可以自动化设置对象的值,当类发生变化时如属性名或者类型更改，我们不需要去进行维护，AutoFixture可以自动适应Class的变化。

AutoFixture与流行的 .NET 测试框架（如 NUnit 和 xUnit）可以无缝集成。

AutoFixture实战

我们在创建xUnit单元测试项目dotNetParadise.AutoFixture

安装依赖

创建完项目之后我们首先要安装Nuget包

PM> NuGetInstall-Package AutoFixture -Version 4.18.1

初始化

AutoFixture的使用是从一个Fixture的实例对象开始的

var fixture = new Fixture();

接下来我们先创建一个测试类来学一下AutoFixture的使用

public class AutoFixtureStaffTest {     private readonly IFixture _fixture;     public AutoFixtureStaffTest()     {         _fixture = new Fixture();     } }

实战

我们之前的测试项目创建了Sample.Api和Sample.Repository两个类库来做我们被测试的项目，本章继续使用Sample.Repository来演示AutoFixture的使用。

dotNetParadise.AutoFixture 测试项目添加Sample.Repository的项目引用

在 Sample.Repository中我们有一个Staff的实体对象，继续用作我们的测试

public class Staff {     public int Id { get; set; }     public string Name { get; set; }     public string Email { get; set; }     public int? Age { get; set; }     public List<string>? Addresses { get; set; }     public DateTimeOffset? Created { get; set; }     public void Update(Staff staff)     {         this.Name = staff.Name;         this.Email = staff.Email;         this.Age = staff.Age;         this.Addresses = staff.Addresses;         Created = staff.Created;     } }

属性赋值

   [Fact]    public void Staff_SetProperties_ValuesAssignedCorrectly()    {        //Arrange        Staff staff = new Staff();        //生成Int类型        staff.Id = _fixture.Create<int>();        //生成string 类型        staff.Name = _fixture.Create<string>();        //生成DateTimeOffset类型        staff.Created = _fixture.Create<DateTimeOffset>();        //生成 List<string>?        staff.Addresses = _fixture.CreateMany<string>(Random.Shared.Next(1, 100)).ToList();        //Act        //...省略        // Assert        Assert.NotNull(staff); // 验证 staff 对象不为 null         // 验证 staff.Id 是 int 类型        Assert.IsType<int>(staff.Id);         // 验证 staff.Name 是 string 类型        Assert.IsType<string>(staff.Name);         // 验证 staff.Created 是 DateTimeOffset? 类型        Assert.IsType<DateTimeOffset>(staff.Created);         // 验证 staff.Addresses 是 List<string> 类型        Assert.IsType<List<string>>(staff.Addresses);         // 验证 staff.Addresses 不为 null        Assert.NotNull(staff.Addresses);         // 验证 staff.Addresses 中的元素数量在 1 到 100 之间        Assert.InRange(staff.Addresses.Count, 1, 100);    }

示例中用到 AutoFixture 提供的的方法随机分配随机值，上面的示例中用到使用到了两个方法

Create<T>方法

  • 用于生成一个指定类型 T 的实例。它会自动填充对象的属性和字段，以便创建一个完整的对象实例。
  • 这个方法通常用于生成单个对象实例，适用于需要单个对象作为测试数据的情况。
  • 当调用 Create<T> 方法时，AutoFixture 会根据 T 类型的构造函数、属性和字段来自动生成合适的值，以确保对象实例的完整性和一致性。

CreateMany<T>方法

  • 用于生成多个指定类型 T 的实例，通常用于生成集合或列表类型的测试数据。
  • 这个方法允许你指定要生成的实例数量，并返回一个包含这些实例的 IEnumerable 集合。
  • 当调用 CreateMany<T> 方法时，AutoFixture 会根据 T 类型的构造函数、属性和字段来生成指定数量的对象实例，以便填充集合或列表。

T包括基本类型（如 string、int）、自定义对象等

Create<T>构造对象

上面的例子我们自己实例化的对象然后对对象挨个赋值，目的是让大家对AutoFixture的使用有一个初步的认识，上面也解释到了Create<T>的泛型参数T可以是自定义的对象，那么我们来简化一下上面的示例

[Fact] public void Staff_ObjectCreation_ValuesAssignedCorrectly() {     // Arrange     Staff staff = _fixture.Create<Staff>(); // 使用 AutoFixture 直接创建 Staff 对象      // Act     //...省略      // Assert     Assert.NotNull(staff); // 验证 staff 对象不为 null      // 验证 staff.Id 是 int 类型     Assert.IsType<int>(staff.Id);      // 验证 staff.Name 是 string 类型     Assert.IsType<string>(staff.Name);      // 验证 staff.Created 是 DateTimeOffset? 类型     Assert.IsType<DateTimeOffset>(staff.Created);      // 验证 staff.Addresses 是 List<string> 类型     Assert.IsType<List<string>>(staff.Addresses);      // 验证 staff.Addresses 不为 null     Assert.NotNull(staff.Addresses);      // 验证 staff.Addresses 中的元素数量在 1 到 100 之间     Assert.InRange(staff.Addresses.Count, 1, 100); }

修改后的例子中，我们使用 AutoFixture 的 Create<Staff>() 方法直接创建了一个 Staff 对象，而不是手动为每个属性赋值。这样可以更简洁地生成对象实例。

数据驱动测试

在正常的同一个测试方法中使用不同的输入数据进行测试时，通常都是基于 Theory 属性配合InlineData或者MemberData来完成的，有了AutoFixture之后数据也不用我们自己造了，来看一下实战入门

第一步Nuget安装依赖

PM> NuGetInstall-Package AutoFixture.Xunit2 -Version 4.18.1

[AutoData]属性

[Theory, AutoData] public void Staff_Constructor_InitializesPropertiesCorrectly(     int id, string name, string email, int? age, List<string> addresses, DateTimeOffset? created) {     // Act     var staff = new Staff { Id = id, Name = name, Email = email, Age = age, Addresses = addresses, Created = created };      // Assert     Assert.Equal(id, staff.Id);     Assert.Equal(name, staff.Name);     Assert.Equal(email, staff.Email);     Assert.Equal(age, staff.Age);     Assert.Equal(addresses, staff.Addresses);     Assert.Equal(created, staff.Created); }

通过 AutoData 方法，测试方法的参数化设置变得更加简单和高效，使得编写参数化测试方法变得更加容易。

[InlineAutoData]属性

如果我们有需要提供的特定化参数，可以用[InlineAutoData]属性，具体使用可以参考如下案例

    [Theory]     [InlineAutoData(1)]     [InlineAutoData(2)]     [InlineAutoData(3)]     [InlineAutoData]     public void Staff_ConstructorByInlineData_InitializesPropertiesCorrectly(      int id, string name, string email, int? age, List<string> addresses, DateTimeOffset? created)     {         // Act         var staff = new Staff { Id = id, Name = name, Email = email, Age = age, Addresses = addresses, Created = created };          // Assert         Assert.Equal(id, staff.Id);         Assert.Equal(name, staff.Name);         Assert.Equal(email, staff.Email);         Assert.Equal(age, staff.Age);         Assert.Equal(addresses, staff.Addresses);         Assert.Equal(created, staff.Created);     }

自定义对象属性值

AutoFixture 的 Build 方法结合 With 方法可以用于自定义对象的属性值

    [Fact]     public void Staff_SetCustomValue_ShouldCorrectly()     {         var staff = _fixture.Build<Staff>()             .With(_ => _.Name, "Ruipeng")             .Create();         Assert.Equal("Ruipeng", staff.Name);     }

禁用属性自动生成

在 AutoFixture 中，可以使用 OmitAutoProperties 方法来关闭自动属性生成，从而避免自动生成属性值。这在需要手动设置所有属性值的情况下很有用。

    [Fact]     public void Test_DisableAutoProperties()     {         // Arrange         var fixture = new Fixture();         var sut = fixture.Build<Staff>()                          .OmitAutoProperties()                          .Create();          // Assert         Assert.Equal(0, sut.Id); // 验证 Id 属性为默认值 0         Assert.Null(sut.Name); // 验证 Name 属性为 null         Assert.Null(sut.Email); // 验证 Email 属性为 null         Assert.Null(sut.Age); // 验证 Age 属性为 null         Assert.Null(sut.Addresses); // 验证 Addresses 属性为 null         Assert.Null(sut.Created); // 验证 Created 属性为 null     }

Do 方法执行自定义操作

Do 方法是 AutoFixture 中用于执行操作的方法，通常结合 Build 方法一起使用，用于在构建对象时执行自定义操作。让我详细解释一下 Do 方法的用法和作用：

主要特点：

  • 执行操作：Do 方法允许在对象构建过程中执行自定义操作，例如向集合添加元素、设置属性值等。
  • 链式调用：可以通过链式调用多个 Do 方法，依次执行多个操作。
  • 灵活定制：通过 Do 方法，可以在对象构建过程中灵活地定制对象的属性值或执行其他操作。
    使用方法：
  • 结合 Build 方法：通常与 Build 方法一起使用，用于为对象构建器执行操作。
  • 执行自定义操作：在 Do 方法中传入一个 lambda 表达式，可以在 lambda 表达式中执行需要的操作。
  • 链式调用：可以多次调用 Do 方法，实现多个操作的顺序执行。
   [Fact]    public void Test_UpdateMethod()    {        // Arrange        var fixture = new Fixture();        var staff1 = fixture.Create<Staff>();        var staff2 = fixture.Create<Staff>();         // 使用 Do 方法执行自定义操作        var staff3 = fixture.Build<Staff>()                                  .Do(x => staff1.Update(staff2))                                  .Create();         // Assert        Assert.Equal(staff2.Name, staff1.Name); // 验证 Name 是否更新        Assert.Equal(staff2.Email, staff1.Email); // 验证 Email 是否更新        Assert.Equal(staff2.Age, staff1.Age); // 验证 Age 是否更新        Assert.Equal(staff2.Addresses, staff1.Addresses); // 验证 Addresses 是否更新        Assert.Equal(staff2.Created, staff1.Created); // 验证 Created 是否更新    }

创建三个对象，在第三个创建过程中把第一个的对象属性用第二个对象的属性覆盖。

Customize Type 自定义类型

使用自定义类型构建器来执行复杂的初始化，并且保证了创建多个相同的实例中要保持一致的自定义行为。

首先我们可以在我们的测试类构造函数中定义一个自定义规则

    public AutoFixtureStaffTest()     {         _fixture = new Fixture();         _fixture.Customize<Staff>(composer => composer.With(x => x.Email, "zhangsan@163.com"));     }

比如我设置了所有的 email 都叫zhangsan@163.com

    [Fact]     public void Test_StaffNameIsJohnDoe()     {         // Arrange         Staff staff = _fixture.Create<Staff>();          // Act          // Assert         Assert.Equal("zhangsan@163.com", staff.Email);     }

这个位置大概得思想就是这样，保证用到的多实例都有相同的行为，可以参考:
使用 AutoFixture 自定义类型的生成器

Auto-Mocking with Moq

第一步安装Nuget包

PM> NuGetInstall-Package AutoFixture.AutoMoq -Version 4.18.1 
     [Fact]     public async Task Repository_Add_ShouleBeSuccess()     {         _fixture.Customize(new AutoMoqCustomization());         var repoMock = _fixture.Create<IStaffRepository>();         Assert.NotNull(repoMock);     }

创建 Fixture 实例并使用 AutoMoqCustomization 进行定制化，以便自动模拟 Moq 对象。
使用 Create<IInterface>() 方法创建一个可分配给 IInterface 接口的模拟实例。

Auto-configured Mocks

官网示例：

fixture.Customize(new AutoMoqCustomization { ConfigureMembers = true }); fixture.Inject<int>(1234);  var document = fixture.Create<IDocument>(); Console.WriteLine(document.Id); // 1234

当将 ConfigureMembers = true 添加到 AutoMoqCustomization 中时，不仅会作为自动模拟容器，还会自动配置所有生成的模拟对象，使其成员返回 AutoFixture 生成的值。
使用 Inject<int>(1234) 将整数值 1234注入到 Fixture 中。
使用 Create<IDocument>() 创建一个 IDocument 接口的实例，并输出其 Id 属性值。

更多

在 Moq 框架中存在一些限制，其中自动配置模式无法设置具有 ref参数的方法，并且也无法配置泛型方法。然而，您可以使用 ReturnsUsingFixture 扩展方法轻松地设置这些方法。

官网示例：

converter.Setup(x => x.Convert<double>("10.0"))          .ReturnsUsingFixture(fixture);

在这个示例中，使用 ReturnsUsingFixture 扩展方法手动设置了一个名为 Convert 的泛型方法的行为。
当调用 Convert 方法并传入字符串"10.0" 时，ReturnsUsingFixture方法将使用fixture生成的值作为返回值。 通过使用ReturnsUsingFixture扩展方法，您可以绕过Moq框架的限制，手动设置具有ref` 参数或泛型方法的行为，以满足特定的测试需求.

最后

AutoFixture就像是一个自动数据生成器，让我们的单元测试变得更简单、更高效。通过使用它，我们可以轻松地创建测试数据，专注于写好测试逻辑，而不用为数据准备的琐事烦恼.

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