JUnit之扩展IntrumentationTest框架

在上一篇文章“JUnit之TestCase和TestSuite详解”中着重介绍了TestSuite和TestCase，本篇主要介绍JUnit在Android中的使用，以JUnit3执行引擎为例，介绍Intrumentation测试框架的使用。

在介绍Intrumenttation测试框架之前，需要先粘一下上一篇中的TestCase和TestSuite的结构图（图1），并附上InstrumentationTestCase要介绍的结构图（图2）：

(图1)

(图2)

如图2所示，Android中的InstrumentationTestCase其实是TestCase的一个子类，如果对TestCase和TestSuite概念比较熟悉的话，Android中的InstrumentationTestCase框架便可以很好的上手了，InstrumentationTestCase的源码位于/source/frameworks/base/core/java/android/test中。

InstrumentationTestCase和ActivityTestCase以及AcitvityInstrumenttationTestCase的类图如图3所示，InstrumentationTestCase的核心是使用了Andoid的Instrumentation，Instrumentation是ActivityThread中调用Activity的一个中间层，我们可以暂且认为Instrumentation在测试过程中起到的作用是Android系统的hook，正如ActivityThread在调用Acitvity的一些生命周期方法的时候会通过Instrumentation对象调用相应的Activity方法一样，我们可以在我们的InstrumentationTestCase中通过其封装的mInstrumentation属性去模拟调用Activity的相关方法，如Activity的生命周期方法：onCreate、onStart、onResume、onPause、onStop、onDestroy,除此以外，还可以通过Instrumentation模拟启动相应的Activiry，并通过Activity的findViewById获取到相应的View控件，甚至可以通过Instrumentation去模拟向系统发送点击或者按键事件：

(图3)

正如前面所讲述的内容，AndroidJunit和Java的JUnit的扩展在于AndroidJunit集成了Instrumentation，因此Instrumentation是整个InstrumentationTest框架的核心，在使用Eclipse进行单元测试的时候需要在清单文件中进行声明，声明格式如下：

 <instrumentation            android:name = "android.test.InstrumentationTestRunner"            android:targetPackage = "com.android.example"            android:label = "Test"            />

这样当开始执行测试的时候Android系统会根据配置选择所要使用的测试程序执行引擎，并通过测试执行引擎InstrumentationTestRunner执行测试用例，应用在启动的时候把将要使用的InstrumentationTestRunner传递到ActivityThread中，并调用ActivityThread中的handleBindApplication方法对Instrumentation进行初始化，注意在Android Studio中并不需要进行额外的instrumentation标签声明。

如图4所示InstrumentationTest框架的基类InstrumentationTestCase中封装了Instrumentation这个属性，并通过这个属性来启动具体的Activity（调用launchActivity方法），控制相关的代码在UI线程中执行，以及模拟按键向测试应用发送相应的按键等：

(图4)

通过getInstrumentation方法我们可以获取到这个Instrumentation属性，这个属性是在InstrumentTestSuite中被初始化的，如图5，在InstrumentationTestSuite的构造方法中会得到具体的Instrumentation对象，并在InstrumentationTestSuite对象创建时将该参数作为该类的属性mInstrumentation的值，在执行重写自父类的runTest方法的时候会将这个值传入到InstrumentationTestCase中：

(图5)

//runTest方法

  @Override    public void runTest(Test test, TestResult result) {        if (test instanceof InstrumentationTestCase) {            ((InstrumentationTestCase) test).injectInstrumentation(mInstrumentation);        }        // run the test as usual        super.runTest(test, result);    }

获取到Instrumentation以后，我们便可以模仿系统执行界面的相关操作，包括Activity的生命周期控制、按键事件等，具体的Instrumentation的方法可以参照Android提供的Instrumentation API文档，文档目录：/android-sdk/docs/reference/android/app/Instrumentation.html，如图6是常见的Activity的生命周期的控制方法，在这些方法中会通过回调调用Activity的相应的生命周期方法，如果注意过ActivityThread源码，ActivityThread正式通过执行Instrumentation的相关方法，来进一步执行Activity的相关生命周期方法，因此Instrumentation更像是一个接口，将代码进行分层，这样我们在做单元测试的时候需要执行到Activity的相关周期方法时，我们可以直接调用Instrumentation的相关方法，达到让Activity其相应方法的目的：

(图6)

InstrumentationTestCase中的另外一个比较核心的方法便是launchActivity方法，该方法的源码如下：

public final <T extends Activity> T launchActivity(        String pkg,        Class<T> activityCls,        Bundle extras) {    Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN);    if (extras != null) {        intent.putExtras(extras);    }    return launchActivityWithIntent(pkg, activityCls, intent);}public final <T extends Activity> T launchActivityWithIntent(        String pkg,        Class<T> activityCls,        Intent intent) {    intent.setClassName(pkg, activityCls.getName());    intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);    T activity = (T) getInstrumentation().startActivitySync(intent);    getInstrumentation().waitForIdleSync();    return activity;}

该方法的主要作用如名字那样，就是模拟启动一个Activity，如上面的代码，要启动这个Activity，借助的还是Instrumentation，就像我们在开发过程中要启动一个Activity需要传递Intent一样，在测试启动Activity的时候我们也应当传入一个Intent，然而这个Intent调用了它的addFrags方法，熟悉AMS中的Activity的Stack概念的应该比较清楚，当我们使用adb命令查看activity的时候会有stack概念和task的概念，系统的Launcher（桌面）activity会在一个单独的stack中，其他应用会在另外一个stack中，如果没有指明Activity的启动类型（如singleInstance），则每个应用都会有一个task，此应用的activity都会在这个task中，因此根据代码我们可以认为在执行单元测试的时候应用的Activity应该会在一个新的task中。

除此之外，如果待测试的Activity在执行的时候需要Intent传入数据进来才能达到测试目的的话，我们需要在这个Intent中加入携带的数据，在后面介绍ActivityInstrumentationTest2中的方法时我们会进一步强调Intent的作用。

runTestOnUiThread方法牵扯到一个比较核心的概念，那就是我们单元测试程序所在的线程，并非Android应用程序的主线程（UI线程），而是一个单独的线程，根据线程和进程的概念，为了能够访问到UI线程中的数据，测试线程又必须和UI线程在同一个进程中，因此，所有必须在Android的UI线程中执行的任务，需要放在runTestOnUiThread中才能够正常的执行，当然，除了可以调用此方法外，还可以在具体待测试的方法上加UiThreadTest注解，这样也可以保证整个方法能够在UI线程中执行。

sendKeys和sendRepeatedKeys则是在模仿用户的按键输入，比如按下返回键，按下菜单键等操作，一般在测试的时候都应该将触摸事件禁止掉，比如可以直接调用Instrumentation中的setTouchMode，并传入false，以便应用能够接受到键盘消息。这是因为如果触控模式打开，Android系统中有些控件是不能通过代码的方式设置输入焦点的，手指戳到一个控件后该控件就自然而然的获取到输入焦点了。例如，戳一个Button控件，除了导致其获取到焦点以外，还会触发它的点击事件。

(图7)

ActivityTestCase的主要方法如上图所示，ActivityTestCase中主要是以组合的形式对activity进行了简单的封装，并没有做太多的改动。

(图8)

ActivityInstrumentationTestCase2中构造方法中会传入一个指定的Activity的class，如果这个Activity不需要特殊的初始化数据，是可以正常的进行测试工作的，我们可以在需要使用Activity的地方直接调用getActivity方法获取这个Activity对象，并通过这个Activity对象去进行相应的操作，如获取控件，传递参数测试某一个方法等等。在前面介绍launchActivity的时候我们说过如果待测试的Activity需要传递相应的信息的才能正常工作的时候，我们必须将数据放入Intent中，并调用setActivityIntent去初始化要测试的Activity，并且注意，只有先调用了setActivityIntent再去调用getActivity方法才能正常的获取到待测试的Activity。看ActivityInstrumentationTestCase2重写的getActivity源码，在这个getActivity中会启动相应的Activity，并将Activity对象返回。代码如下：

@Overridepublic T getActivity() {    Activity a = super.getActivity();    if (a == null) {        // set initial touch mode        getInstrumentation().setInTouchMode(mInitialTouchMode);        final String targetPackage = getInstrumentation().getTargetContext().getPackageName();        // inject custom intent, if provided        if (mActivityIntent == null) {            a = launchActivity(targetPackage, mActivityClass, null);        } else {            a = launchActivityWithIntent(targetPackage, mActivityClass, mActivityIntent);        }        setActivity(a);    }    return (T) a;}

介绍了这么多，最后通过一个简单的Demo来介绍InstrumentationTestCase框架的使用，在这个Demo中，我们模仿测试一个应用的启动页面，这个页面很简单，只有一个图片，要求是点击返回按键并不能销毁页面，过3s后自动跳转到MainActivity，并销毁此页面，布局如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"    android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent"    android:background="#FFFFFF"    android:orientation="vertical">    <ImageView        android:id="@+id/iv_launcher"        android:layout_width="match_parent"        android:layout_height="match_parent"        android:scaleType="centerCrop"        android:src="@mipmap/ic_launcher" /></LinearLayout>

Activity代码如下：

import android.app.Activity;import android.content.Intent;import android.os.Bundle;import android.os.Handler;import android.os.Looper;import android.view.WindowManager;import com.android.testdemo.R;public class EntryActivity extends Activity {    private static final int LAUNCHING_DURATION = 3000; // Stay here for 3s.    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_entry);        new Handler(Looper.getMainLooper()).postDelayed(new Runnable() {            @Override            public void run() {                Intent intent = new Intent(EntryActivity.this, MainActivity.class);                startActivity(intent);                finish();            }        }, LAUNCHING_DURATION);    }    @Override    public void onBackPressed() {//        启动页不允许返回//        super.onBackPressed();    }}

Activity测试代码如下：

import android.app.Activity;import android.os.Process;import android.test.ActivityInstrumentationTestCase2;import android.util.Log;import android.view.KeyEvent;import android.view.View;import android.widget.ImageView;import com.android.testdemo.R;import junit.framework.TestCase;import java.util.Locale;public class EntryActivityTest extends ActivityInstrumentationTestCase2<EntryActivity> {    private Activity mActivity;    public static final String TAG = "EntryActivityTest";    public EntryActivityTest() {        super(EntryActivity.class);    }    public void setUp() throws Exception {        super.setUp();        setActivityInitialTouchMode(false);        mActivity = getActivity();    }    public void tearDown() throws Exception {        Log.e(TAG,"tearDown");    }    public void testOnResume(){        final ImageView ivLauncher = (ImageView) mActivity.findViewById(R.id.iv_launcher);        Log.e(TAG,String.format(Locale.getDefault(),"Test ThreadId = %s , Process ID = %s",Thread.currentThread().getId(), Process.myPid()));        mActivity.runOnUiThread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                ivLauncher.performClick();                Log.e(TAG,String.format(Locale.getDefault(),"UI ThreadId = %s ,Process ID = %s",Thread.currentThread().getId(), Process.myPid()));            }        });        try{            if(ivLauncher.getVisibility()!= View.VISIBLE){                fail("ivLauncher is not visible");            }            if(mActivity.isFinishing()){                fail("UnExcept click events on ImageView iv_launcher");            }        }catch (Exception e){        }    }    public void testOnBackPressed() throws Exception {        sendKeys(KeyEvent.KEYCODE_BACK);        try {            Thread.sleep(500);            if(mActivity.isFinishing()){                fail("onBackPressed is validate");            }        }catch (Exception e){        }    }}

经过运行测试用例，可以测试通过，并且测试的Log日志如图9：

(图9)

通过对比日志，两个测试用例所在的线程确实不在UI线程当中，但是测试线程和UI线程在同一个进程当中。