Python学习笔记28：进阶篇(十七)常见标准库使用之质量控制中的代码质量与风格第二部分

前言

本文是根据python官方教程中标准库模块的介绍，自己查询资料并整理，编写代码示例做出的学习笔记。

根据模块知识，一次讲解单个或者多个模块的内容。

教程链接：https://docs.python.org/zh-cn/3/tutorial/index.html

质量控制

质量控制(Quality Control, QC)，主要关注于提高代码质量、确保数据准确性和程序稳定性。

代码质量与风格

在软件开发中，代码质量与风格是维护项目长期健康发展的基石。
遵循良好的编程规范不仅能够提升代码的可读性和可维护性，还能促进团队成员之间的有效协作。

关于代码质量与风格的三部分，之前已经记录完了两部分，这里最后讲下单元测试的部分。

单元测试

单元测试是软件开发中的一种测试方法，主要用于验证代码的最小可测试单元（通常是函数或方法）是否按预期工作。在Python中，单元测试是保证代码质量、促进可持续开发的重要实践。

unittest

unittest是Python标准库中的单元测试框架，提供了编写测试用例、组织测试、运行测试和断言等基本功能。支持测试自动化和报告生成，是进行单元测试的首选工具之一

基本用法:

• 编写测试用例: 通过继承unittest.TestCase类并定义测试方法（方法名以test_开头）。
• 断言: 使用如assertEqual, assertTrue, assertFalse等方法来验证预期结果与实际结果是否相符。
• 测试套件与运行: 可以将多个测试用例组织成测试套件（unittest.TestSuite），并通过unittest.main()或直接调unittest.TextTestRunner().run(suite)来执行测试。

优点

• 标准库的一部分：无需安装额外包，开箱即用。
• 丰富的断言方法：提供了多种断言方法来验证测试结果，如 assertEqual, assertTrue, assertRaises 等。
• 测试组织结构：支持将测试用例组织成类和模块，便于管理和维护。
• 测试固件：通过 setUp 和 tearDown 方法可以在每个测试前后执行初始化和清理操作，保持测试环境的一致性。
• 测试套件：可以将多个测试用例组合成测试套件，一次性执行。
• 文本和HTML报告：自动生成测试执行的文本或HTML报告，方便查看测试结果。

常用类及函数

TestCase 类

用途：unittest.TestCase 是 Python 标准库 unittest 框架中的基础类，所有自定义测试用例应继承于此。它提供了编写和组织测试的基本结构。

• setUp()：
  • 功能：在每个测试方法(test_XXX)运行之前被自动调用。
  • 用途：用于设置测试环境，如初始化对象、连接数据库等，确保每个测试用例开始时处于一个已知的状态。
• tearDown()：
  • 功能：在每个测试方法运行之后被自动调用。
  • 用途：用于清理测试过程中产生的副作用，如关闭文件、断开数据库连接等，以确保测试之间相互独立，不影响彼此的结果。

断言方法

• assertEqual(a, b)：
  • 功能：验证 a 和 b 是否相等，如果不等则测试失败。
• assertTrue(x)：
  • 功能：验证表达式 x 是否为 True，如果为 False 则测试失败。
• assertFalse(x)：
  • 功能：验证表达式 x 是否为 False，如果为 True 则测试失败。
• assertRaises(exception, callable, *args, kwargs)：
  • 功能：验证调用 callable(*args, **kwargs) 是否会抛出指定类型的 exception。如果未抛出异常或抛出的异常类型不匹配，则测试失败。

TestSuite 类

用途：用于组织和集合多个测试用例(TestCase实例)或测试类，使得可以一次性运行多个测试，便于管理和自动化测试流程。

TextTestRunner 类

用途：负责执行测试套件(TestSuite)，并生成易于阅读的文本格式的测试结果报告。它是测试执行的驱动器，通常用于控制测试的运行，并将测试结果输出到控制台或其他文本流。

• run(test)：运行给定的测试用例或测试套件，并返回一个包含测试结果的 TestResult 对象。

通过组合 TestCase、setUp、tearDown、断言方法、TestSuite 以及 TextTestRunner，可以构建强大的自动化测试框架，有效提升软件的质量保证能力。

代码示例

import unittest


# 假设有一个 Calculator 类
class Calculator:
    def add(self, a, b):
        return a + b


# 测试类，继承自 unittest.TestCase
class ExampleTest(unittest.TestCase):

    # 初始化测试环境
    def setUp(self):
        self.calc = Calculator()

    # 清理测试环境
    def tearDown(self):
        del self.calc

    # 测试加法功能
    def test_add(self):
        result = self.calc.add(10, 5)
        self.assertEqual(result, 15, "加法计算错误，预期结果为15")

    # 测试加法功能，预期失败的例子
    def test_add_failure_example(self):
        result = self.calc.add(10, 5)
        self.assertEqual(result, 20, "此测试预期失败，因为预期结果设置错误")


if __name__ == '__main__':
    # 创建测试套件
    suite = unittest.TestLoader().loadTestsFromTestCase(ExampleTest)

    # 使用 TextTestRunner 运行测试
    runner = unittest.TextTestRunner(verbosity=2)
    runner.run(suite)

大家看代码，这是比较简单的一个测试用例的例子。测试了一个加法的函数，分别用两个断言，一个是正确答案一个是错误答案，然后是用测试套件将两个测试方法一起执行返回结果。

重点在创建测试套件的那行代码，那行代码做了什么呢？

1. 创建一个TestLoader对象，该对象负责加载测试用例。
2. 使用loadTestsFromTestCase方法将ExampleTest测试用例加载到测试套件中。
3. 将加载的测试用例返回给suite变量。
   简单点说，就是unittest.TestLoader().loadTestsFromTestCase()这个函数，会自动找到ExampleTest这个类里面所有test开头的函数作为测试用例返回给变量suite,这个变量的值，实际是一个测试套件。
   最后就是执行测试套件跑测试用例就好了。

执行结果如下：

通过执行结果很清楚的能看到，执行了两个测试用例，最终失败了一个并打印了开始设定的提示语。

在这张图片所代表的代码中，我们将估计设定失败的测试用例的函数名去掉了test,同样执行测试套件，发现执行了一个测试用例，同时是成功的，也就是第一个测试用例。

结尾

代码质量和风格就先学到这里，后面学习数据质量，包括数据清洗，验证，检测等。