單元測試是確保代碼質量的核心手段，通過隔離測試目標代碼（System Under Test, SUT），驗證其邏輯正確性。結合Mock框架（如Moq）可以模擬外部依賴，使測試更可控、更高效。
1. xUnit/NUnit基礎：單元測試框架
1.1 xUnit與NUnit對比
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特性 |
xUnit |
NUnit |
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語法風格 |
屬性驅動（ |
屬性驅動（ |
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並行測試 |
內置支持（ |
需顯式配置（ |
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數據驅動 |
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生命週期 |
類級共享（ |
靈活（ |
1.2 xUnit基礎示例
csharp
// 簡單測試（Fact）
public class CalculatorTests
{
[Fact]
public void Add_TwoNumbers_ReturnsSum()
{
var calculator = new Calculator();
var result = calculator.Add(2, 3);
Assert.Equal(5, result);
}
// 數據驅動測試（Theory + InlineData）
[Theory]
[InlineData(1, 1, 2)]
[InlineData(-1, 1, 0)]
[InlineData(0, 0, 0)]
public void Add_MultipleInputs_ReturnsCorrectSum(int a, int b, int expected)
{
var calculator = new Calculator();
var result = calculator.Add(a, b);
Assert.Equal(expected, result);
}
}1.3 NUnit基礎示例
csharp
public class CalculatorTests
{
[SetUp] // 每個測試前執行
public void Setup() { /* 初始化代碼 */ }
[Test]
public void Add_TwoNumbers_ReturnsSum()
{
var calculator = new Calculator();
Assert.AreEqual(5, calculator.Add(2, 3));
}
[TestCase(1, 1, 2)]
[TestCase(-1, 1, 0)]
public void Add_MultipleInputs_ReturnsCorrectSum(int a, int b, int expected)
{
var calculator = new Calculator();
Assert.AreEqual(expected, calculator.Add(a, b));
}
}2. Moq框架使用：模擬依賴對象
2.1 Moq核心功能
- 模擬接口/虛方法：通過
Mock<T>創建模擬對象。 - 驗證調用：檢查方法是否被調用、調用次數、參數等。
- 設置返回值/異常：模擬依賴對象的行為。
2.2 基礎用法
示例1：模擬接口並設置返回值
csharp
public interface ILogger
{
void Log(string message);
}
public class OrderService
{
private readonly ILogger _logger;
public OrderService(ILogger logger) => _logger = logger;
public void PlaceOrder(string orderId)
{
_logger.Log($"Order {orderId} placed.");
// 其他邏輯...
}
}
// 測試代碼
[Fact]
public void PlaceOrder_CallsLogger()
{
// 創建Mock對象
var mockLogger = new Mock<ILogger>();
var orderService = new OrderService(mockLogger.Object);
// 執行測試
orderService.PlaceOrder("ORD123");
// 驗證Logger.Log被調用一次，且參數為"Order ORD123 placed."
mockLogger.Verify(l => l.Log("Order ORD123 placed."), Times.Once);
}示例2：模擬依賴並返回預設值
csharp
public interface IRepository
{
Product GetById(int id);
}
public class ProductService
{
private readonly IRepository _repo;
public ProductService(IRepository repo) => _repo = repo;
public decimal GetProductPrice(int id) => _repo.GetById(id).Price;
}
// 測試代碼
[Fact]
public void GetProductPrice_ReturnsCorrectPrice()
{
// 模擬Repository返回預設Product
var mockRepo = new Mock<IRepository>();
mockRepo.Setup(r => r.GetById(1)).Returns(new Product { Id = 1, Price = 100m });
var service = new ProductService(mockRepo.Object);
var price = service.GetProductPrice(1);
Assert.Equal(100m, price);
}2.3 高級用法
驗證方法調用次數
csharp
[Fact]
public void PlaceOrder_LogsExactlyOnce()
{
var mockLogger = new Mock<ILogger>();
var service = new OrderService(mockLogger.Object);
service.PlaceOrder("ORD123");
// 驗證Log被調用1次
mockLogger.Verify(l => l.Log(It.IsAny<string>()), Times.Once);
}模擬拋出異常
csharp
[Fact]
public void GetProductPrice_ThrowsWhenProductNotFound()
{
var mockRepo = new Mock<IRepository>();
mockRepo.Setup(r => r.GetById(999)).Throws<InvalidOperationException>();
var service = new ProductService(mockRepo.Object);
Assert.Throws<InvalidOperationException>(() => service.GetProductPrice(999));
}3. 測試驅動開發（TDD）流程
3.1 TDD核心原則
- 紅-綠-重構循環：
- 紅：編寫一個失敗的測試。
- 綠：編寫最少代碼使測試通過。
- 重構：優化代碼結構，保持測試通過。
- 先寫測試，後寫實現：確保代碼可測試性。
3.2 TDD示例：實現一個棧（Stack）
步驟1：編寫失敗測試
csharp
public class StackTests
{
[Fact]
public void Push_AddsItemToStack()
{
var stack = new Stack<int>();
stack.Push(1);
Assert.Equal(1, stack.Pop());
}
}結果：編譯失敗（
Stack類未實現）。
步驟2：實現最小代碼
csharp
public class Stack<T>
{
private List<T> _items = new List<T>();
public void Push(T item) => _items.Add(item);
public T Pop() => _items.RemoveAt(_items.Count - 1);
}結果：測試通過。
步驟3：重構並添加新測試
csharp
[Fact]
public void Pop_ThrowsWhenStackIsEmpty()
{
var stack = new Stack<int>();
Assert.Throws<InvalidOperationException>(() => stack.Pop());
}重構：修改
Pop()方法，添加空棧檢查。
csharp
public T Pop()
{
if (_items.Count == 0) throw new InvalidOperationException("Stack is empty.");
return _items.RemoveAt(_items.Count - 1);
}3.3 TDD的優勢
- 減少缺陷：通過測試驅動設計，提前發現邊界條件。
- 提高可維護性：代碼結構更清晰，依賴更明確。
- 促進重構：有測試保障，可以安全優化代碼。
4. 最佳實踐總結
- 測試命名規範：
- 方法名：
MethodName_State_ExpectedResult（如Add_NegativeNumbers_ReturnsZero）。 - 類名：
ClassNameTests（如CalculatorTests）。
- Mock使用原則：
- 只Mock直接依賴（如
IRepository），不Mock底層庫（如HttpClient）。 - 避免過度Mock，保持測試與實際行為一致。
- TDD適用場景：
- 核心業務邏輯（如訂單處理、支付計算）。
- 複雜算法（如排序、數據轉換）。
- 測試覆蓋率：
- 目標：核心路徑覆蓋率≥90%，邊緣條件單獨測試。
- 工具：使用
dotnet test --collect:"XPlat Code Coverage"生成報告。
示例：完整TDD+Mock測試
csharp
public class OrderProcessorTests
{
[Fact]
public void ProcessOrder_ValidOrder_SendsEmailAndUpdatesInventory()
{
// 模擬依賴
var mockEmailService = new Mock<IEmailService>();
var mockInventory = new Mock<IInventoryService>();
mockInventory.Setup(i => i.UpdateStock(It.IsAny<int>(), It.IsAny<int>())).Returns(true);
// 創建SUT
var processor = new OrderProcessor(mockEmailService.Object, mockInventory.Object);
var order = new Order { Id = 1, ProductId = 100, Quantity = 2 };
// 執行測試
processor.ProcessOrder(order);
// 驗證
mockEmailService.Verify(e => e.Send(order.Id, "Order confirmed"), Times.Once);
mockInventory.Verify(i => i.UpdateStock(order.ProductId, -order.Quantity), Times.Once);
}
}通過結合xUnit/NUnit、Moq和TDD，可以構建高可靠性的代碼，同時保持開發效率和代碼質量。
