自動化測試是將人對軟體的測試行為轉化為由機器執行的實踐，能夠大幅提升測試效率和一致性。

什麼是自動化測試？#

自動化測試的本質：先寫一段程式碼，然後去測試另一段程式碼。實現自動化測試本身屬於開發工作，需要投入時間和精力。

自動化測試的價值#

自動化測試的局限#

業界玩笑話：「開發手一抖，自動化測試忙一宿」——自動化測試的維護成本是實施前必須考慮的關鍵因素。

適合自動化測試的場景#

適合自動化的條件檢查清單：
├── ☑ 需求穩定，不頻繁變更
├── ☑ 研發周期長，需要頻繁回歸
├── ☑ 需要跨平台重複執行
├── ☑ 手工測試無法實現（如高並行）
├── ☑ 開發過程規範，具備可測試性
└── ☑ 團隊具備編程能力

ROI 分析#

自動化測試 ROI = (手工測試成本 × 執行次數 - 自動化開發成本 - 維護成本) / 自動化投入

經驗法則：
- 執行次數 ≥ 5 次，自動化才划算
- 20% 的精力覆蓋 80% 的回歸測試

單元測試#

單元測試是對軟體中最小可測試單元（通常是函式或類）進行隔離測試。

單元測試的價值#

電視機生產的類比：
├── 電子元器件 ─────────── 單元（函式/類）
├── 功能電路板 ─────────── 模組
└── 完整電視機 ─────────── 系統

先測試元器件，再組裝，比組裝後逐級排查問題效率高得多。

單元測試用例的組成#

單元測試用例是「輸入資料」和「預期輸出」的集合。但這兩者都比想像中複雜得多。

輸入資料包括：

• 被測函式的輸入參數
• 函式內部讀取的全局/靜態變數
• 函式內部讀取的成員變數
• 函式內部呼叫子函式獲得/改寫的資料

預期輸出包括：

• 被測函式的回傳值
• 被測函式的輸出參數
• 被測函式改寫的成員變數/全局變數
• 被測函式進行的文件/資料庫/訊息佇列更新

驅動程式碼、樁程式碼和 Mock 程式碼#

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│                   測試程式碼                       │
│  ┌──────────────────────────────────────────┐  │
│  │           驅動程式碼 (Driver)               │  │
│  │    - 呼叫被測函式                         │  │
│  │    - 準備測試資料                         │  │
│  │    - 驗證結果                             │  │
│  └──────────────────────────────────────────┘  │
│                      ↓                          │
│  ┌──────────────────────────────────────────┐  │
│  │           被測函式                        │  │
│  └──────────────────────────────────────────┘  │
│                      ↓                          │
│  ┌──────────────────────────────────────────┐  │
│  │       樁程式碼 (Stub) / Mock 程式碼           │  │
│  │    - 代替被測函式呼叫的真實程式碼            │  │
│  │    - 控制執行路徑                         │  │
│  └──────────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────┘

Stub vs Mock#

// Stub 示例：控制回傳值
@Test
void testWithStub() {
    // Stub：讓 userService.getUser() 回傳固定值
    when(userService.getUser(anyLong())).thenReturn(testUser);

    // 執行被測方法
    String result = orderService.createOrder(userId);

    // 在驅動程式碼中驗證結果
    assertEquals("SUCCESS", result);
}

// Mock 示例：驗證交互
@Test
void testWithMock() {
    orderService.createOrder(userId);

    // 驗證 Mock 是否被正確呼叫
    verify(emailService, times(1)).sendConfirmation(any());
    verify(inventoryService).reduceStock(productId, 1);
}

整合測試#

整合測試關注軟體模組之間的介面呼叫和資料傳遞。

整合測試 vs 單元測試#

抽樁（Un-stub）#

單元測試階段：函式 A 呼叫 Stub 函式 B
        ↓
整合測試階段：將 Stub 函式 B 替換為真實函式 B（抽樁）

API 自動化測試#

API 測試的三大步驟：

// 1. 準備測試資料
UserDTO testUser = new UserDTO("test@example.com", "password123");

// 2. 發起 API 呼叫
Response response = given()
    .contentType(ContentType.JSON)
    .body(testUser)
    .when()
    .post("/api/users");

// 3. 驗證回傳結果
response.then()
    .statusCode(201)
    .body("id", notNullValue())
    .body("email", equalTo("test@example.com"));

API 測試框架選擇#

GUI 自動化測試#

Selenium 工作原理#

┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│                    測試程式碼 (Client)                  │
│         driver.findElement(By.id("login"))           │
└──────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                    HTTP Request
                    (WebDriver 協定)
                          ↓
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│              Remote Server (WebDriver)               │
│         解析請求，呼叫瀏覽器原生 WebDriver             │
└──────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                    原生 API 呼叫
                          ↓
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│                     瀏覽器                           │
│              執行頁面操作，回傳結果                    │
└──────────────────────────────────────────────────────┘

頁面物件模型（Page Object Model）#

頁面物件模型將頁面元素和操作封裝成獨立的類，使測試程式碼更易維護。

// 頁面物件類
public class LoginPage {
    private WebDriver driver;

    @FindBy(id = "username")
    private WebElement usernameInput;

    @FindBy(id = "password")
    private WebElement passwordInput;

    @FindBy(id = "login-btn")
    private WebElement loginButton;

    public void login(String username, String password) {
        usernameInput.sendKeys(username);
        passwordInput.sendKeys(password);
        loginButton.click();
    }
}

// 測試類
public class LoginTest {
    @Test
    void testLogin() {
        LoginPage loginPage = new LoginPage(driver);
        loginPage.login("user@example.com", "password");
        // 驗證登錄成功
    }
}

測試資料管理#

創建方式#

創建時機#

最佳實踐：穩定資料（如商品類目）用 Out-of-box，一次性資料（如訂單）用 On-the-fly。

單元測試最佳實踐#

FIRST 原則#

測試程式碼組織（AAA 模式）#

@Test
void shouldCalculateTotalPrice() {
    // Arrange（準備）
    ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
    cart.add(new Product("Apple", 10.0), 2);
    cart.add(new Product("Banana", 5.0), 3);

    // Act（執行）
    double total = cart.calculateTotal();

    // Assert（驗證）
    assertEquals(35.0, total, 0.001);
}

實施單元測試的挑戰#

自動化測試框架選型#

單元測試框架#

Mock 框架#

程式碼覆蓋率工具#