Java 软件测试（三）：Mockito打桩与静态方法模拟解析

写单元测试的时候，
经常会遇到一个问题：怎么处理那些复杂的依赖关系？比如数据库调用、网络请求，或者一些第三方服务。

Mockito就是为了解决这个问题而生的。它提供了两种核心的模拟技术：打桩（Stubbing）和Mock静态方法。这两个技术看起来相似，但实际应用场景却大不相同。

1. 打桩技术详解

1.1 什么是打桩

打桩说白了就是给Mock对象"预设台词"。你告诉它：当有人调用某个方法时，你就返回这个结果。

这样做的好处是什么？测试的时候不用真的去调用数据库或者网络服务，直接用预设的结果就行了。

// 创建一个假的用户仓库
UserRepository userRepository = mock(UserRepository.class);

// 给它设定行为：当查询ID为1的用户时，返回张三
when(userRepository.findById(1L)).thenReturn(new User(1L, "张三"));

// 现在测试用户服务
User user = userService.getUserById(1L);
assertEquals("张三", user.getName());

1.2 打桩的高级用法

有时候你需要模拟更复杂的场景。比如网络延迟、多次调用返回不同结果，甚至是抛异常。

模拟网络延迟：

@Test
void testNetworkDelay() {
    PaymentService paymentService = mock(PaymentService.class);
    
    // 模拟支付接口响应慢
    doAnswer(invocation -> {
        Thread.sleep(2000); // 延迟2秒
        return new PaymentResult(true, "支付成功");
    }).when(paymentService).processPayment(any());
    
    OrderService orderService = new OrderService(paymentService);
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    
    orderService.createOrder(new OrderRequest());
    
    long duration = System.currentTimeMillis() - startTime;
    assertTrue(duration >= 2000); // 验证确实等待了2秒
}

模拟多次调用的不同结果：

@Test
void testRetryMechanism() {
    ExternalApiService apiService = mock(ExternalApiService.class);
    
    // 第一次调用失败，第二次成功
    when(apiService.callApi())
        .thenThrow(new NetworkException("网络超时"))
        .thenReturn(new ApiResponse("success"));
    
    RetryService retryService = new RetryService(apiService);
    ApiResponse response = retryService.callWithRetry();
    
    assertEquals("success", response.getStatus());
    verify(apiService, times(2)).callApi(); // 验证确实调用了2次
}

2. Mock静态方法的应用

2.1 为什么需要Mock静态方法

有些代码依赖静态方法，比如System.currentTimeMillis()、UUID.randomUUID()，或者一些工具类的静态方法。这些方法很难控制，测试起来就比较麻烦。

Mockito 3.4.0之后提供了Mock静态方法的功能，让这类测试变得简单多了。

@Test
void testTimeBasedDiscount() {
    try (MockedStatic<LocalDateTime> timeMock = mockStatic(LocalDateTime.class)) {
        // 假设现在是黑色星期五
        LocalDateTime blackFriday = LocalDateTime.of(2023, 11, 24, 10, 0);
        timeMock.when(LocalDateTime::now).thenReturn(blackFriday);
        
        DiscountService discountService = new DiscountService();
        double discount = discountService.getCurrentDiscount();
        
        assertEquals(0.5, discount); // 黑色星期五5折
    }
}

2.2 Mock静态方法的实际场景

模拟文件操作：

@Test
void testFileProcessing() {
    try (MockedStatic<Files> filesMock = mockStatic(Files.class)) {
        // 模拟文件存在
        Path testPath = Paths.get("/test/file.txt");
        filesMock.when(() -> Files.exists(testPath)).thenReturn(true);
        filesMock.when(() -> Files.readAllLines(testPath))
                 .thenReturn(Arrays.asList("line1", "line2", "line3"));
        
        FileProcessor processor = new FileProcessor();
        List<String> result = processor.processFile("/test/file.txt");
        
        assertEquals(3, result.size());
        filesMock.verify(() -> Files.exists(testPath));
    }
}

模拟日志记录：

@Test
void testErrorLogging() {
    try (MockedStatic<LoggerFactory> loggerMock = mockStatic(LoggerFactory.class)) {
        Logger mockLogger = mock(Logger.class);
        loggerMock.when(() -> LoggerFactory.getLogger(any(Class.class)))
                  .thenReturn(mockLogger);
        
        ErrorHandler errorHandler = new ErrorHandler();
        errorHandler.handleError(new RuntimeException("测试异常"));
        
        // 验证错误日志被记录
        verify(mockLogger).error(contains("测试异常"));
    }
}

3. 两种技术的区别与选择

3.1 核心差异

打桩和Mock静态方法最大的区别在于作用范围。

打桩只影响你创建的那个Mock对象，其他地方的调用不受影响。而Mock静态方法是全局的，会影响所有对该静态方法的调用。

// 打桩 - 只影响这个mock对象
UserService mockUserService = mock(UserService.class);
when(mockUserService.getUser(1L)).thenReturn(testUser);

// Mock静态方法 - 影响所有对LocalDateTime.now()的调用
try (MockedStatic<LocalDateTime> timeMock = mockStatic(LocalDateTime.class)) {
    timeMock.when(LocalDateTime::now).thenReturn(fixedTime);
    // 在这个try块内，所有LocalDateTime.now()都返回fixedTime
}

3.2 生命周期管理

这是另一个重要区别。Mock对象的生命周期跟着测试方法走，测试结束就销毁了。

但Mock静态方法需要手动管理。必须用try-with-resources语句，或者手动调用close()方法。否则会影响其他测试。

@Test
void badExample() {
    MockedStatic<UUID> uuidMock = mockStatic(UUID.class);
    uuidMock.when(UUID::randomUUID).thenReturn(fixedUuid);
    // 忘记关闭，会影响其他测试！
}

@Test
void goodExample() {
    try (MockedStatic<UUID> uuidMock = mockStatic(UUID.class)) {
        uuidMock.when(UUID::randomUUID).thenReturn(fixedUuid);
        // 自动关闭，不会影响其他测试
    }
}

4. 实战应用场景

4.1 电商订单处理

假设你在开发一个电商系统的订单处理功能。这个功能涉及库存检查、支付处理、订单状态更新等多个步骤。

@ExtendWith(MockitoExtension.class)
class OrderProcessorTest {
    
    @Mock
    private InventoryService inventoryService;
    
    @Mock
    private PaymentService paymentService;
    
    @Mock
    private NotificationService notificationService;
    
    @InjectMocks
    private OrderProcessor orderProcessor;
    
    @Test
    void shouldProcessOrderSuccessfully() {
        // 模拟库存充足
        when(inventoryService.checkStock("iPhone15", 1)).thenReturn(true);
        
        // 模拟支付成功
        PaymentResult successResult = new PaymentResult(true, "TXN123");
        when(paymentService.charge(any(PaymentRequest.class))).thenReturn(successResult);
        
        OrderRequest request = new OrderRequest("iPhone15", 1, 8999.0);
        OrderResult result = orderProcessor.processOrder(request);
        
        assertTrue(result.isSuccess());
        verify(inventoryService).reserveStock("iPhone15", 1);
        verify(notificationService).sendOrderConfirmation(any());
    }
    
    @Test
    void shouldHandlePaymentFailure() {
        when(inventoryService.checkStock("iPhone15", 1)).thenReturn(true);
        
        // 模拟支付失败
        PaymentResult failResult = new PaymentResult(false, "余额不足");
        when(paymentService.charge(any())).thenReturn(failResult);
        
        OrderRequest request = new OrderRequest("iPhone15", 1, 8999.0);
        OrderResult result = orderProcessor.processOrder(request);
        
        assertFalse(result.isSuccess());
        assertEquals("支付失败：余额不足", result.getErrorMessage());
        
        // 确保库存被释放
        verify(inventoryService).releaseStock("iPhone15", 1);
    }
}

4.2 定时任务处理

很多业务场景需要根据时间来执行不同的逻辑。比如每天凌晨的数据统计、节假日的特殊处理等。

@Test
void testDailyReportGeneration() {
    try (MockedStatic<LocalDateTime> timeMock = mockStatic(LocalDateTime.class)) {
        // 模拟是工作日的上午9点
        LocalDateTime workdayMorning = LocalDateTime.of(2023, 10, 16, 9, 0); // 周一
        timeMock.when(LocalDateTime::now).thenReturn(workdayMorning);
        
        ReportService reportService = new ReportService();
        boolean shouldGenerate = reportService.shouldGenerateDailyReport();
        
        assertTrue(shouldGenerate);
    }
}

@Test
void testWeekendSkip() {
    try (MockedStatic<LocalDateTime> timeMock = mockStatic(LocalDateTime.class)) {
        // 模拟是周末
        LocalDateTime weekend = LocalDateTime.of(2023, 10, 15, 9, 0); // 周日
        timeMock.when(LocalDateTime::now).thenReturn(weekend);
        
        ReportService reportService = new ReportService();
        boolean shouldGenerate = reportService.shouldGenerateDailyReport();
        
        assertFalse(shouldGenerate);
    }
}

5. 总计

什么时候用打桩

打桩适合处理那些你能控制的依赖对象。比如DAO层、Service层的依赖，或者一些业务组件。

这些对象通常是通过依赖注入传入的，你可以很容易地用Mock对象替换它们。

什么时候用Mock静态方法

当你遇到以下情况时，考虑使用Mock静态方法：

• 代码依赖系统时间（LocalDateTime.now()、System.currentTimeMillis()）
• 使用了工具类的静态方法（UUID.randomUUID()、Files.readAllLines()）
• 调用了第三方库的静态API
• 需要模拟单例对象的行为

注意事项

避免过度使用Mock：

不是所有依赖都需要Mock。对于简单的值对象、数据传输对象，直接创建真实对象往往更简单。

// 不需要Mock的情况
User user = new User("张三", "zhangsan@example.com");
Address address = new Address("北京市", "朝阳区");

// 需要Mock的情况
UserRepository userRepository = mock(UserRepository.class);
EmailService emailService = mock(EmailService.class);

保持测试的独立性：

每个测试方法都应该是独立的，不应该依赖其他测试的执行结果。特别是使用Mock静态方法时，一定要确保正确清理。

测试要有意义：

不要为了测试而测试。每个测试都应该验证一个明确的业务逻辑或者边界条件。

// 有意义的测试
@Test
void shouldRejectOrderWhenStockInsufficient() {
    when(inventoryService.checkStock("iPhone15", 10)).thenReturn(false);
    
    OrderRequest request = new OrderRequest("iPhone15", 10, 89990.0);
    
    assertThrows(InsufficientStockException.class, () -> {
        orderProcessor.processOrder(request);
    });
}

Mockito的打桩和Mock静态方法是单元测试中的两个重要工具。掌握它们的使用方法和适用场景，能让你的测试代码更加健壮和可维护。记住，好的测试不仅能发现bug，还能作为代码的活文档，帮助其他开发者理解业务逻辑。