golang单元测试、压力测试详细介绍

Go为何需要test测试用例

软件项目开发过程中需要写一些函数解决某一问题，这时候就需要考虑函数是否可以正确运行，是否能实现预期结果，函数代码质量等问题。那么如何函数是否符合这些要求呢？这时候就需要对函数进行全面的单元测试。单元测试的重点在于发现程序设计或实现的逻辑错误，使问题及早暴露，便于问题的定位解决，而性能测试的重点在于发现程序设计上的一些问题，让线上的程序能够在高并发的情况下还能保持稳定。

本小节将详细讲解Golang语言中如何来实现单元测试和性能测试。

Go语言中自带有一个轻量级的测试框架testing和自带的go test命令来实现单元测试和性能测试，testing框架和其他语言中的测试框架类似，你可以基于这个框架写针对相应函数的测试用例，也可以基于该框架写相应的压力测试用例，那么接下来让我们一一来看一下怎么写。

另外建议安装gotests插件自动生成测试代码:

go get -u -v github.com/cweill/gotests/...
测试用例编写介绍
由于go test命令只能在一个相应的目录下执行所有文件，所以我们接下来新建一个项目目录gotest,这样我们所有的代码和测试代码都在这个目录下。

接下来我们在该目录下面创建两个文件：gotest.go和gotest_test.go

1、 gotest.go:这个文件在我们创建的gotest包里面，里面有一个函数实现了除法运算:

package gotest

import (
    "errors"
)

func Division(a, b float64) (float64, error) {
    if b == 0 {
        return 0, errors.New("除数不能为0")
    }

    return a / b, nil
}

2、gotest_test.go:这是我们的单元测试文件，但是记住下面的这些原则：

文件名必须是_test.go结尾的(文件名必须是_test.go的类型，代表要测试的文件名），这样在执行go test的时候才会执行到相应的代码
你必须import testing这个包
所有的测试用例函数必须是Test开头（函数名必须以Test开头如：TestXxx或Test_xxx）
测试用例会按照源代码中写的顺序依次执行
测试函数TestXxx()的参数是testing.T，我们可以使用该类型来记录错误或者是测试状态
测试格式：func TestXxx (t *testing.T),Xxx部分可以为任意的字母数字的组合，但是首字母不能是小写字母[a-z]，例如Testintdiv是错误的函数名。
函数中通过调用testing.T的Error, Errorf, FailNow, Fatal, FatalIf方法，说明测试不通过，调用Log方法用来记录测试的信息。
下面是我们的测试用例的代码：

package gotest

import (
    "testing"
)

func Test_Division_1(t *testing.T) {
    if i, e := Division(6, 2); i != 3 || e != nil { //try a unit test on function
        t.Error("除法函数测试没通过") // 如果不是如预期的那么就报错
    } else {
        t.Log("第一个测试通过了") //记录一些你期望记录的信息
    }
}

func Test_Division_2(t *testing.T) {
    t.Error("就是不通过")
}

我们在项目目录下面执行go test,就会显示如下信息：

--- FAIL: Test_Division_2 (0.00 seconds)
    gotest_test.go:16: 就是不通过
FAIL
exit status 1
FAIL    gotest  0.013s

从这个结果显示测试没有通过，因为在第二个测试函数中我们写死了测试不通过的代码t.Error，那么我们的第一个函数执行的情况怎么样呢？默认情况下执行go test是不会显示测试通过的信息的，我们需要带上参数go test -v，这样就会显示如下信息：

=== RUN Test_Division_1
--- PASS: Test_Division_1 (0.00 seconds)
    gotest_test.go:11: 第一个测试通过了
=== RUN Test_Division_2
--- FAIL: Test_Division_2 (0.00 seconds)
    gotest_test.go:16: 就是不通过
FAIL
exit status 1
FAIL    gotest  0.012s

上面的输出详细的展示了这个测试的过程，我们看到测试函数1Test_Division_1测试通过，而测试函数2Test_Division_2测试失败了，最后得出结论测试不通过。接下来我们把测试函数2修改成如下代码：

func Test_Division_2(t *testing.T) {
    if _, e := Division(6, 0); e == nil { //try a unit test on function
        t.Error("Division did not work as expected.") // 如果不是如预期的那么就报错
    } else {
        t.Log("one test passed.", e) //记录一些你期望记录的信息
    }
}   

然后我们执行go test -v，就显示如下信息，测试通过了：

    === RUN Test_Division_1
    --- PASS: Test_Division_1 (0.00 seconds)
        gotest_test.go:11: 第一个测试通过了
    === RUN Test_Division_2
    --- PASS: Test_Division_2 (0.00 seconds)
        gotest_test.go:20: one test passed. 除数不能为0
    PASS
    ok      gotest  0.013s

如何编写压力测试

压力测试用来检测函数(方法）的性能，和编写单元功能测试的方法类似，此处不再赘述，但需要注意以下几点：

创建benchmark性能测试用例文件_b_test.go(文件名使用_b_test.go的类型（也可直接放在test文件中），*代表要测试的文件名，函数名必须以Benchmark开头如：BenchmarkXxx或Benchmark_xxx)，压力测试用例必须遵循如下格式，其中xxx可以是任意字母数字的组合，但是Xxx首字母不能是小写字母。
func BenchmarkXXX(b testing.B) { ... }
go test不会默认执行压力测试的函数，如果要执行压力测试需要带上参数-test.bench，语法:-test.bench="test_name_regex",例如go test -test.bench="."表示测试全部的压力测试函数
在压力测试用例中,请记得在循环体内使用testing.B.N,以使测试可以正常的运行
文件名也必须以_test.go结尾
下面我们新建一个压力测试文件webbench_test.go，代码如下所示：

package gotest

import (
   "testing"
)

func Benchmark_Division(b *testing.B) {
   for i := 0; i < b.N; i++ { //use b.N for looping 
       Division(4, 5)
   }
}

func Benchmark_TimeConsumingFunction(b *testing.B) {
   b.StopTimer() //调用该函数停止压力测试的时间计数

   //做一些初始化的工作,例如读取文件数据,数据库连接之类的,
   //这样这些时间不影响我们测试函数本身的性能

   b.StartTimer() //重新开始时间
   for i := 0; i < b.N; i++ {
       Division(4, 5)
   }
}

我们执行命令go test -file webbench_test.go -test.bench=".*"，可以看到如下结果：

PASS
Benchmark_Division  500000000       7.76 ns/op
Benchmark_TimeConsumingFunction 500000000      7.80 ns/op
ok      gotest  9.364s  

上面的结果显示我们没有执行任何TestXXX的单元测试函数，显示的结果只执行了压力测试函数；
第一条显示了Benchmark_Division执行了500000000次，每次的执行平均时间是7.76纳秒；
第二条显示了Benchmark_TimeConsumingFunction执行了500000000，每次的平均执行时间是7.80纳秒；
最后一条显示总共的执行时间。

用性能测试生成CPU状态图
使用命令：

go test -bench=".*" -cpuprofile=cpu.prof -c
cpuprofile是表示生成的cpu profile文件

-c是生成可执行的二进制文件，这个是生成状态图必须的，它会在本目录下生成可执行文件 *.test

然后使用go tool pprof工具

go tool pprof *.test cpu.prof
调用web（需要安装graphviz）来生成svg文件，生成后使用浏览器查看svg文件。

小结

通过上面对单元测试和压力测试的学习，我们可以看到testing包很轻量，编写单元测试和压力测试用例非常简单，配合内置的go test命令就可以非常方便的进行测试，这样在我们每次修改完代码,执行一下go test就可以简单的完成回归测试了。