与任何标准编程语言一样，Python 软件开发中的测试只是验证您的应用程序是否按预期执行。
译自Why Should Python Developers Care About Testing，作者 Victor Iwuoha。
曾经听过那首老诗“Tick says the clock.. .Tick tick. What you have to do, do quick.”?
现在，想象一下这句诗:“请测试代码……先测试。你想要推送的内容，先测试。”我在写这篇文章时，这句诗就跳进了我的脑海。
7月19日将作为互联网时代主要停电事件之一载入史册。那天，网络安全提供商 Crowdstrike 向全球MicrosoftWindows 用户推送了一个更新，导致他们的系统崩溃，出现了可怕的蓝屏死机。这是由于越界内存读取造成的，影响了大约 850 万用户。实际上，我们任何人都可能要为将代码推送到生产环境负责。然而，在阅读了这次事件的教训之后，它又回到了一个永恒的预防措施: 测试你的代码。
什么是测试
虽然我们将重点关注测试Python代码，但核心概念也适用于其他标准编程语言。
软件开发中的测试只是验证你的应用程序是否按预期工作。这意味着你的代码应该满足你设计它要做的预期。在使用 Python 构建软件或数据管道时，你可能需要函数或类的组合来执行一些业务逻辑。这些函数通常需要一个输入来处理并产生一个预期的输出，甚至引发一个异常，因此需要对它们进行测试以确保它们能够正常工作。
假设正在为一家零售企业构建一个电子商务应用程序，以便在线向客户销售商品。可以从这里克隆完整版本的源代码。
测试类型
在Python 编程中，你的应用程序可能需要的最常见的测试包括但不限于：
静态测试
单元测试
集成测试
静态测试
静态检查可确保我们的代码在执行前能够正确编译。这包括格式检查和语法检查，其中一些可能会被你的 IDE 自动捕获。对于我们的电子商务应用程序，我们可能有一个如下所示的Item类：
from dataclasses import dataclass, fieldimport uuid@dataclassclass Item:name: strdescription: strprice: intsku: str = field(default_factory=lambda: str(uuid.uuid4()))
静态检查将帮助我们识别Item类的price字段中缺少冒号“：”。因此，这在生产环境中永远不会起作用。详细的Item 类可能如下所示。可以使用 Flake8、Pylint 等模块，以及最近构建于 Rust 之上并用于验证 Python 代码的 Ruff，在将 Python 代码合并到生产环境之前进行静态检查。本教程使用了 Ruff。
单元测试
假设开发者已经编写了没有语法错误的良好代码，单元测试可以说是最重要的测试类型。单元测试确保应用程序的各个组件（类和方法/函数）能够独立按预期工作。它们确保应用程序/业务逻辑不被违反。单元测试中使用的两个流行框架是unittest和pytest。我们的单元测试示例将使用unittest模块。
这两个库的工作方式类似，但略有不同。这些模块使用断言进行工作，断言通常应产生 True 或 False 结果。pytest使用原始断言，而unittest模块有自己的断言方法，例如assertEquals、assertIn、assertRaises等。unittest模块还要求我们通过子类化unittest.TestCase来创建测试用例类。
使用 unittest 模块进行单元测试
在我们的电子商务应用程序中，对Item类的一个简单测试是验证创建的商品价格永远不会为负。这可能会给零售企业造成巨大的损失。请参阅下面的测试示例。
import unittestclass TestItem(unittest.TestCase):def test_item_price_cannot_be_negative(self):# our item class should raise a ValueError if the price is below zerowith self.assertRaises(ValueError):Item("External SSD", "High-speed storage for data transfer", -5.0)
在业务逻辑之前定义这样的测试是测试驱动开发 (TDD)的一部分。上面的测试使用 unittest 模块运行，只是断言如果我们的 Item 类包含负价格，则会引发ValueError。让我们看看如何使上述测试用例通过。
class Item:"""Represents a sample item in an e-commerce system."""name: strdescription: strprice: intsku: str = field(default_factory=lambda: str(uuid.uuid4()))# Added to ensure our items never have a -ve price.def __post_init__(self):if self.price < 0:raise ValueError(f"Item Price cannot be a negative value: {self.price}")
运行测试
要在 Python 中运行我们的 unittest 测试，我们只需键入如下所示的命令。
当我们运行此命令时，unittest 模块会自动查找任何父类为unittest.TestCase的文件夹，并将其函数视为要验证的测试。如果满足断言，测试将通过，否则将失败。
其他常见的 CLI 命令包括：
python -m unittest test_module用于运行模块中的所有测试。
在我们的示例中，这将是：
python -m unittest unit_tests/test_item.py（指向 unit_tests 文件夹中的文件路径）或python -m unittest unit_tests.test_item
其他具体示例可以在项目仓库中找到。请注意，使用 pytest 构建的测试也以类似的方式执行。
集成测试
集成测试可确保我们应用程序的不同组件无缝协作。
这很有用，因为在软件开发过程中，功能通常是逐步实现或增强的。
在我们的电子商务应用程序的案例中，我们构建了一个 ShoppingCart 类以允许用户购买商品。我们的第一个方法显然是添加商品的功能，然后是删除商品的方法。下面显示了我们类的简约版本，但完整版本已在此处实现。
from datetime import datetime as dtfrom src.item import Itemimport uuidimport jsonclass ShoppingCart:"""Shopping Cart Class (shortened)"""def add_item(self, item: Item, quantity: int):# check if item exists in cart , then updateif self.__item_in_cart(item):self.increase_cart_item_quantity(item, quantity)else:# add new item using it's __dict__ property for easy accessself.cart_obj[f"{item.sku}"] = {"item": item.__dict__,"quantity": quantity,"added_at": dt.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"),"updated_at": dt.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"),}print(f"==>> `{item.name}` Added to Cart.")return json.dumps({"status": ShoppingCartStatus.CART_ITEM_ADDED.value,f"{item.name}": self.cart_obj[f"{item.sku}"],},indent=4,)
使用 pytest 运行测试
我们可以使用以下命令的单元测试来验证上述方法是否有效：
python -m pytest -k test_add_items_to_cart -v（其中-k搜索与其后模式匹配的测试/文件，-v帮助我们获得更详细的输出。更多详细信息此处）。
def test_add_items_to_cart(shopping_cart: ShoppingCart, item: Item):shopping_cart.add_item(item, 40)
使用 pytest 进行集成测试
虽然上述测试本身有效，但有必要测试将remove_cart_item函数添加到我们的 ShoppingCart 可以与add_item方法一起正常工作。
我们可以编写此测试，假设我们有一个cart_size属性，它向我们显示购物车中唯一商品的数量。
def test_single_item_cart_size_is_zero_after_removal(shopping_cart: ShoppingCart, item: Item):shopping_cart.add_item(item, 40)shopping_cart.remove_cart_item(item)assert shopping_cart.cart_size == 0
上述测试验证了在将单个商品添加到购物车并从购物车中移除后，购物车大小应减少到零。这验证了我们的 ShoppingCart 及其方法之间的交互产生了预期的行为。
我们现在可以使用下面的简单命令运行所有测试用例。
python -m pytest
关于 pytest 的注意事项
通过运行上述命令，请注意，如果没有明确告诉 pytest 使用哪个文件夹、文件或模式进行测试发现，它将运行目录中的所有测试，包括
unittest.TestCase的子类的测试用例。Pytest 不需要我们为测试用例定义类。另一方面，Unittest 需要类，因为它最初的灵感来自用于 Java 应用程序的 JUnit 测试框架。
有关配置测试的更多信息已在...中提供。源代码库
结论
在 Python 中进行测试有助于减少或完全避免生产环境中不必要的故障。需要注意的是，可以使用 GitHub Actions 等持续集成平台自动运行代码库上的测试。
与任何编程范例一样，几乎不可能测试所有未来在现实场景中可能出现的边缘情况。因此，经过实战检验的软件的部署仍应制定回滚计划，并在可能的情况下分阶段进行，以防万一出现问题。
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