Kotlin、JUnit5、Database Rider数据库动态测试实践

来龙去脉

因为项目组一些应用系统需要将Oracle数据库更换为国产分布式数据库，特地基于Kotlin、Junit5、Database Rider等开发了一套可配置的SQL测试工具，以在规模性测试之前，快速了解目标数据库对当前应用中各种SQL的兼容程度和默认行为，从而尽快对目标数据库进行评测，并据此在项目初期对迁移改造工作量有更准确的估计。

由于项目基于Kotlin语言，又用到了JUnit5动态测试特性，以及Database Rider数据库测试框架，特此作一分享，方便需要的同学围观和参考。

当然，数据库厂商或行业肯定有更为专业的工具对数据库的SQL逻辑和兼容性进行测试，至少有SQLsmith、Sqllogictest、SQLancer等，不在本文讨论范围之内，感兴趣的同学可以自行了解，也请专家老师多多批评指正。

JUnit5简介

JUnit 5是JUnit的下一代，于2017年9月首次GA，目标是为JVM上的开发测试建立一个新的基础，包括专注于Java 8及更高版本，以及启用许多不同风格的测试。

JUnit5提供了名为JUnit Platform的可运行不同测试引擎的平台，以及JUnit Jupiter引擎供编写和运行JUnit5风格的测试，还有用于运行JUnit4、JUnit3测试的JUnit Vintage引擎。

JUnit5架构

JUnit5除了提供更为强大的断言工具之外，还提供了嵌套测试、重复测试、参数化测试、模板测试和动态测试等很多强大的测试编写工具，非常的方便。

Database Rider简介

Database Rider形象图

Database Rider是基于数据库进行测试的新工具，旨在使DBUnit更接近您的JUnit测试，让数据库测试更为简单易用。相较于已经不再维护的DbUnit，接棒的Database Rider在测试配置、测试数据集定义、多数据库支持、JUnit5支持、Cucumber支持等很多方面进行了增强。

以下是Database Rider文档中的一个示例：

@RunWith(JUnit4.class)
public class DatabaseRiderCoreTest {

    @Rule
    public EntityManagerProvider emProvider = EntityManagerProvider.instance("riderDB");  

    @Rule
    public DBUnitRule dbUnitRule = DBUnitRule.instance(emProvider.connection()); 


    @Test
    @DataSet({"users.yml","empty-tweets.yml"}) 
    public void shouldListUsers() {
        List<User> users = em(). 
                createQuery("select u from User u").
                getResultList();
        assertThat(users).
                isNotNull().
                isNotEmpty().
                hasSize(2);
    }
}

概览

好了，对相关工具有了简单的了解之后，下面就开始进入正题吧。

首先，我们先看一下最终的运行效果。

Html测试报告

以上就是目前运行完成后生成的Html格式的报告。可以看到目前共有48个测试案例，都运行通过了，耗费17s多。有一点遗憾是，表格中的Method name列显示的内容和预想的不同，暂时还没有找到解决的方法。

下面是在IntellJ IDEA中显示的运行结果。同样地，容器级别未能按照动态测试代码指定的DisplayName去显示。

IntellJ IDEA运行效果

为了实现该测试，使用了如下方式：

设置依赖

首先，我们在build.gradle.kts文件中添加了对Junit5、Database Rider、数据库驱动、Yaml解析、Jexl表达式等的依赖。

dependencies {
    testImplementation(kotlin("test"))
    //junit5
    testImplementation("org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.9.0-M1")
    testImplementation("org.junit.jupiter:junit-jupiter-params:5.9.0-M1")
    //database unit test
    testImplementation("com.oracle.database.jdbc:ojdbc6:11.2.0.4")
    testImplementation("mysql:mysql-connector-java:8.0.29")
    testImplementation("com.github.database-rider:rider-core:1.32.3")
    testImplementation("com.github.dbunit-rules:core:0.15.1")
    testImplementation("com.github.dbunit-rules:junit5:0.15.1")
    testImplementation("org.hibernate:hibernate-core:5.6.9.Final")
    testImplementation("org.hibernate:hibernate-entitymanager:5.6.9.Final")

    //Yaml parse
    testImplementation("com.fasterxml.jackson.module:jackson-module-kotlin:2.13.3")
    testImplementation("com.fasterxml.jackson.dataformat:jackson-dataformat-yaml:2.13.3")

    // jexl parse
    testImplementation("org.apache.commons:commons-jexl3:3.2.1")
}

数据库连接和初始化配置

数据库的连接和初始化使用了JPA持久化配置，这是是Database Rider所要求的。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<persistence version="2.0" xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/persistence" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/persistence http://java.sun.com/xml/ns/persistence/persistence_2_0.xsd">
  <persistence-unit name="oracleDb1" transaction-type="RESOURCE_LOCAL">

    <provider>org.hibernate.jpa.HibernatePersistenceProvider</provider>

    <properties>
      <property name="hibernate.dialect" value="org.hibernate.dialect.Oracle10gDialect" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="oracle.jdbc.driver.OracleDriver" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.url" value="jdbc:oracle:thin:@your_host:1521:your_dbname" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.user" value="your_usernbame" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.password" value="your_password" />
      <property name="hibernate.hbm2ddl.auto" value="create-drop" />
      <property name="hibernate.hbm2ddl.charset_name" value="utf-8"/>
      <property name="hibernate.hbm2ddl.halt_on_error" value="false"/>
      <property name="hibernate.hbm2ddl.delimiter" value=";"/>
      <property name="hibernate.show_sql" value="true" />

      <property name="javax.persistence.schema-generation.database.action" value="@javax.persistence.schema_generation.database.action@"/>
      <property name="javax.persistence.schema-generation.create-source" value="script"/>
      <property name="javax.persistence.schema-generation.create-script-source" value="meta-INF/sql/oracleDb1/ot_schema.sql"/>
      <property name="javax.persistence.schema-generation.drop-source" value="script"/>
      <property name="javax.persistence.schema-generation.drop-script-source" value="meta-INF/sql/oracleDb1/ot_drop.sql"/>
      <property name="javax.persistence.sql-load-script-source" value="meta-INF/sql/oracleDb1/ot_data.sql"/>
    </properties>

  </persistence-unit>

</persistence>

@

javax.persistence.schema_generation.database.action@是一个占位符，利用了Gradle编译的替换机制，可以根据运行需要决定是否重新初始化数据库。

数据库结构和数据初始化脚本文件参考如下，来自某个Oracle教程的示例数据库，稍微作了一些改造。

需要注意的是，这里的每个SQL语句只能占用一个文本行，否则JPA运行时会报错。

-- disable FK constraints 
ALTER TABLE countries DISABLE ConSTRAINT fk_countries_regions;
ALTER TABLE locations DISABLE ConSTRAINT fk_locations_countries;
ALTER TABLE warehouses DISABLE ConSTRAINT fk_warehouses_locations;
ALTER TABLE employees DISABLE ConSTRAINT fk_employees_manager;
ALTER TABLE products DISABLE ConSTRAINT fk_products_categories;
ALTER TABLE contacts DISABLE ConSTRAINT fk_contacts_customers;
--------------------------------------------------------
--  OT
--------------------------------------------------------
 -- REM INSERTING into REGIONS
--SET DEFINE OFF;
Insert into REGIONS (REGION_ID,REGION_NAME) values (1,'Europe');
Insert into REGIONS (REGION_ID,REGION_NAME) values (2,'Americas');
Insert into REGIONS (REGION_ID,REGION_NAME) values (3,'Asia');
Insert into REGIONS (REGION_ID,REGION_NAME) values (4,'Middle East and Africa');

 -- REM INSERTING into COUNTRIES
--SET DEFINE OFF;
Insert into COUNTRIES (COUNTRY_ID,COUNTRY_NAME,REGION_ID) values ('AR','Argentina',2);
Insert into COUNTRIES (COUNTRY_ID,COUNTRY_NAME,REGION_ID) values ('AU','Australia',3);

测试案例、测试容器对象

为了方便组织测试，使用了测试容器和测试案例两个概念，允许有多个测试案例配置文件，每个配置文件反序列化为一个测试容器，文件里的每个配置项反序列化为一个测试。

下面分别是测试和容器的数据类定义：

data class ConfigurableTest(
    val name: String,
    val description: String?,
    val dbName: String?,
    val setup: Iterable<String>?,
    val testSql: String,
    
    val debugs: Iterable<String>?,
    val asserts: Iterable<String>?,
    var teardown: Iterable<String>?
) {

}

data class ConfigurableTestContainer(
    val name: String,
    val dbName: String?,
    val tests: List<ConfigurableTest>
)

测试案例配置

测试案例使用Yaml文件来配置，下面是一个示例：

name: "可配置测试样例"
dbName: "oracleDb1"
tests:
  - name: "简单sql和断言演示"
    description: ""
    dbName: ""
    setup: []
    testSql: "select 1 from dual"
    debugs:
      - 'result[0]'
      - 'result.0'
      - 'result.200'
    asserts: [ 'true', 'result[0] == "1"']
    teardown: []
  • 可以看到，两级对象上都有dbName属性，方便内层使用不同于外层的数据库，对应到JPA持久化配置里persistence-unit的name。
  • testSql为测试要运行的核心SQL，DDL、DML均被支持。
  • asserts可以为多个JXEL表达式（值为Boolean型），用于对testSql运行后返回的result列表对象进行断言。
  • setup可以配置多个SQL，用于在运行testSql前做一些初始化工作。
  • teardown也支持多条SQL，用于在测试结束后的清理。
  • debugs同样可以配置多个JEXL表达式，运行过程中将打印其结果到控制台，用于debug。

以下是其中一个测试集（用于测试各种查询语法）的配置的片段：

name: "查询语法测试"
dbName: "oracleDb1"
tests:
  - name: "测试!=消除null"
    testSql: |-
      SELECT t.STATE
        FROM locations t
        WHERE t.STATE != 'BE'
    asserts: [ 'result.size() == 16' ]
  - name: "测试=消除null"
    testSql: |-
      SELECT t.STATE
        FROM locations t
        WHERE t.STATE = null
    asserts: [ 'result.size() == 0' ]
  - name: "测试<>运算符"
    testSql: |-
      SELECT t.STATE
        FROM locations t
        WHERE t.STATE <> 'BE'
    asserts: [ 'result.size() == 16' ]
  - name: "测试类型隐式转换"
    testSql: |-
      SELECT t.POSTAL_CODE
        FROM locations t
        WHERE t.location_id = '1'
    asserts: [ 'result.0.equals("00989")' ]
  - name: "测试||拼接字符串"
    testSql: |-
      SELECT t.COUNTRY_ID || '.' || t.CITY
        FROM locations t
        WHERE t.LOCATION_ID = 1
    asserts: [ 'result.0.equals("IT.Roma")' ]

目前共使用了4个配置文件，分别用于测试DDL、字典表相关查询、函数相关查询和各种SELECT语句：

test-ddl.yml
test-dict.yml
test-function.yml
test-select.yml

测试配置的反序列化

以下是测试配置的反序列化代码，将某个资源目录下所有yml扩展名的文件最终构造为MutableMap。

由于对Kotlin不是很熟悉，代码有些啰嗦，还可以简化一下。

返回文件路径是为了利用Junit5的Test Resource特性，让IDE可以将测试对应到代码或资源，但实际没有生效，未作深入研究。

private const val DEFAULT_TEST_CONFIG_PATH = "/tests/"

private fun getTestSuits(): MutableMap<Path, ConfigurableTestContainer> {
        val mapper = ObjectMapper(YAMLFactory())
        mapper.findAndRegisterModules()

        val resourcePath = Path.of(javaClass.getResource(DEFAULT_TEST_CONFIG_PATH).toURI())

        return Files.walk(resourcePath, 1)
            .filter { path ->
                path.name.endsWith(".yml", true)
            }
            .map { path ->
                path to mapper.readValue<ConfigurableTestContainer>(path.toFile())
            }.toList()
            .associate {
                Pair(it.first, it.second)
            }
            .toMutableMap()
    }

动态测试

接下来就进入重头戏环节了，首先定义了一个名为SqlDynamicTest的类，用于接受测试配置，再返回动态测试框架所需要的对象。

  • 入参两个对象应该可以再简化一下。
  • 可以看到Kotlin比Java方便了很多，代码写起来比较优雅，又容易规避问题。
  • 主函数是asDynamicTest，返回动态测试对象。
  • 代码应该还可以写得更好一些，部分地方还比较生硬，带着Java的痕迹。
  • 这里暂时没有把事务处理添加进来，实际上Database Rider提供了对事务处理很好的封装，可以很方便地加入事务支持。
import com.github.database.rider.core.util.EntityManagerProvider
import org.apache.commons.jexl3.JexlBuilder
import org.apache.commons.jexl3.JexlEngine
import org.apache.commons.jexl3.MapContext
import org.junit.jupiter.api.DynamicTest
import javax.persistence.EntityManager
import kotlin.test.assertTrue

class SqlDynamicTest(
    private val config: ConfigurableTest,
    private val suit: ConfigurableTestContainer
) {
    private val jexl: JexlEngine = JexlBuilder().cache(512).strict(true).silent(false).create()

    private val dbName: String by lazy {
        if (config.dbName?.isNotBlank() == true) {
            config.dbName
        } else if (suit.dbName?.isNotBlank() == true) {
            suit.dbName
        } else {
            ""
        }
    }

    private val emProvider: EntityManagerProvider by lazy {
        EntityManagerProvider.instance(dbName)
    }

    private val em: EntityManager
        get() = emProvider.em


    fun asDynamicTest(): DynamicTest {
        if (dbName.isBlank()) {
            throw RuntimeException("数据库名称不能为空，请配置到test或suit上")
        }

        if (config.testSql.isBlank()) {
            throw RuntimeException("testSql不能为空")
        }

        return DynamicTest.dynamicTest(config.name) {
            exeSql(config.setup)
            val result = exeSql(config.testSql)
            val context = MapContext()
            context.set("result", result)
            doDebug(config.debugs, context)
            doAssert(config.asserts, context)
            exeSql(config.teardown)
        }
    }


    private fun exeSql(sqls: Iterable<String>?) {
        sqls?.forEach { sql ->
            val statement = emProvider.connection().prepareStatement(sql)
            statement.use { me ->
                me.execute()
                me.close()
            }
        }
    }

    private fun exeSql(sql: String): MutableList<Any?> {
        val cleanSql = sql.trimStart()
        return if (mutableListOf("create", "drop", "grant", "insert", "update", "delete", "declare")
                .any { keyword -> cleanSql.startsWith(keyword, true) }
        ) {
            exeSql(mutableListOf(sql))
            mutableListOf()
        } else {
            val query = em.createNativeQuery(sql)
            query.resultList
        }
    }

    private fun doAssert(asserts: Iterable<String>?, context: MapContext) {
        asserts?.forEach { assert ->
            val expression = jexl.createexpression(assert)
            val eval = expression.evaluate(context)
            assertTrue(eval is Boolean && eval, assert)
        }
    }

    private fun doDebug(debugs: Iterable<String>?, context: MapContext) {
        debugs?.forEachSafely { debug ->
            print("$debug: ")
            val expression = jexl.createexpression(debug)
            val eval = expression.evaluate(context)
            printlnInGreen(eval)
        }
    }
}

下面这段代码，就是动态测试的入口了，怎么样，是不是很简单？

  • @TestFactory就是用来生成动态测试的注解了。
  • 整个动态测试可以是多层级的，有DynamicContainer、DynamicNode、DynamicTest等对象组合而成。
class DynamicTests {

    @TestFactory
    fun `可配置sql测试`(): Stream<DynamicContainer> {
        val suits = getTestSuits()
        return suits.map { entry ->
            val file = entry.key
            val suit = entry.value
            DynamicContainer.dynamicContainer(
                suit.name,
                file.toUri(),
                suit.tests.map { testConfig ->
                    SqlDynamicTest(testConfig, suit).asDynamicTest()
                }.stream()
            )
        }.stream()
    }
}

几个辅助函数

以下是几个辅助性质的函数，部分用到了Kotlin的扩展语法，用于支持对控制台输出的文字进行着色，以及用forEach遍历时不抛出异常。

const val ANSI_RED = "u001B[31m"
const val ANSI_GREEN = "u001B[32m"
const val ANSI_RESET = "u001B[0m"

fun printlnInRed(message: Any?) = println("$ANSI_RED$message$ANSI_RESET")

fun printlnInGreen(message: Any?) = println("$ANSI_GREEN$message$ANSI_RESET")

inline fun <T> Iterable<T>.forEachSafely(action: (T) -> Unit) {
    for (element in this) {
        try {
            action(element)
        } catch (e: Exception) {
            printlnInRed(e.message)
        }
    }
}

收官

好了，到这里就分享结束了，基本上把核心的代码都一一作了介绍，怎么样，有没有对Kotlin、JUnit5、Database Rider等多了一些认识？希望本文可以在工作中帮助到你，感谢你的耐心阅读！

 
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本文标题: Kotlin、JUnit5、Database Rider数据库动态测试实践

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