《Nest.js 单元测试攻略：jest保障之道》

在软件开发的浩瀚海洋中，单元测试就如同坚固的船锚，为我们的应用程序提供稳定的质量保障。而对于使用 Nest.js 构建的强大应用来说，有效的单元测试更是至关重要。今天，就让我们深入探索如何使用 Nest.js 进行单元测试，以及如何确保这些测试的准确性和可靠性。

一、开启 Nest.js 单元测试之旅

1. 安装必要的依赖

   • 首先，我们要为这场测试之旅准备好必要的工具。在 Nest.js 项目中，安装 @nestjs/testing 和 jest（或其他测试框架）是关键的第一步。就像为航海的船只准备好坚固的桅杆和优质的帆布一样，这些依赖将为我们的单元测试提供坚实的基础。

   • 命令如下：

npm install --save-dev @nestjs/testing jest

2. 创建测试文件

   • 接下来，为应用程序中的每个模块、服务或控制器创建相应的测试文件。这些测试文件就像是航海图上的一个个标记，指引我们对不同部分的应用进行精准测试。测试文件通常与被测试的文件位于同一目录下，并且文件名以 .spec.ts 结尾。
   • 例如，如果有一个名为 cats.service.ts 的服务文件，那么对应的测试文件就是 cats.service.spec.ts。

3. 设置测试环境

   • 在测试文件中，我们需要精心设置测试环境，就如同为船只打造一个安全舒适的船舱。这通常包括创建一个测试模块，该模块可以模拟应用程序的部分或全部功能。

   • 代码示例：

import { Test } from '@nestjs/testing';
import { CatsService } from './cats.service';

describe('CatsService', () => {
  let service: CatsService;

  beforeEach(async () => {
    const moduleRef = await Test.createTestingModule({
      providers: [CatsService],
    }).compile();

    service = moduleRef.get<CatsService>(CatsService);
  });
});

• 这里，我们使用 Test.createTestingModule 创建了一个测试模块，只包含 CatsService 作为提供者。然后通过 moduleRef.get 方法获取了 CatsService 的实例。

4. 编写测试用例

   • 现在，我们可以开始编写测试用例，就像船长根据航海图制定航行计划一样。测试用例将验证我们的服务、控制器或其他组件的功能是否正常。

   • 假设 CatsService 有一个 findAll 方法，测试用例如下：

describe('CatsService', () => {
  //...

  it('should return an array of cats', async () => {
    const cats = await service.findAll();
    expect(cats).toBeInstanceOf(Array);
  });
});

• 在这个测试用例中，我们调用 service.findAll 方法，并期望它返回一个数组。

5. 模拟依赖

   • 如果组件依赖于其他组件，我们可以使用模拟工具来模拟这些依赖，就像在航海中使用假目标来模拟敌人的船只。

   • 例如，如果 CatsService 依赖于一个数据库存储库，我们可以模拟这个存储库：

import { CatsService } from './cats.service';
import { CatsRepository } from './cats.repository';

jest.mock('./cats.repository');

describe('CatsService', () => {
  //...

  it('should return an array of cats', async () => {
    const mockRepository = {
      findAll: jest.fn().mockResolvedValue([{ name: 'Fluffy', age: 3 }]),
    };
    (CatsRepository as jest.Mock).mockImplementation(() => mockRepository);

    const cats = await service.findAll();
    expect(cats).toBeInstanceOf(Array);
    expect(cats[0].name).toEqual('Fluffy');
    expect(cats[0].age).toEqual(3);
  });
});

• 这里，我们使用 jest.mock 模拟了 CatsRepository，并设置了一个模拟的 findAll 方法的返回值。

6. 测试控制器

   • 对于控制器的测试，我们可以模拟请求对象和响应对象，然后测试控制器方法的响应，就像在航海中模拟不同的海况来测试船只的稳定性。

   • 代码示例：

import { Test } from '@nestjs/testing';
import { CatsController } from './cats.controller';
import { CatsService } from './cats.service';

describe('CatsController', () => {
  let controller: CatsController;
  let service: CatsService;

  beforeEach(async () => {
    const moduleRef = await Test.createTestingModule({
      controllers: [CatsController],
      providers: [CatsService],
    }).compile();

    controller = moduleRef.get<CatsController>(CatsController);
    service = moduleRef.get<CatsService>(CatsService);
  });

  it('should return all cats', async () => {
    const mockCats = [{ name: 'Fluffy', age: 3 }];
    jest.spyOn(service, 'findAll').mockResolvedValue(mockCats);

    const result = await controller.getAll();
    expect(result).toEqual(mockCats);
  });
});

• 在这个例子中，我们模拟了 CatsService 的 findAll 方法，并测试了 CatsController 的 getAll 方法的响应。

二、调试 Nest.js 单元测试的得力工具

1. 调试器（如 VS Code 内置调试器）

   • 配置 VS Code 调试环境就如同为航海船只安装先进的导航系统。在 VS Code 中，通过创建一个 .vscode/launch.json 文件来配置调试环境。这个文件定义了不同的调试配置，方便我们在开发过程中轻松启动和调试应用程序或测试。

   • 对于 Nest.js 的单元测试调试，可以添加一个配置项，指定测试文件的路径和调试类型。例如：

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "Debug Jest Tests",
      "type": "node",
      "request": "launch",
      "runtimeArgs": [
        "--inspect-brk",
        "${workspaceFolder}/node_modules/jest/bin/jest.js",
        "--runInBand",
        "--no-cache",
        "--watchAll=false",
        "-i",
        "your-test-file.spec.ts"
      ],
      "console": "integratedTerminal",
      "internalConsoleOptions": "neverOpen"
    }
  ]
}

• 启动调试就像按下导航系统的启动按钮。在 VS Code 中，点击左侧的调试图标，选择刚刚创建的 “Debug Jest Tests” 配置，然后点击 “开始调试” 按钮。这将启动 Jest 并在指定的测试文件上进行调试。当测试运行时，我们可以在代码中设置断点，然后观察变量的值、执行流程等，就像调试普通的 Node.js 应用程序一样。

2. 日志工具

   • 使用内置日志库就如同在船上安装了航海日志记录器。Nest.js 通常使用内置的日志库，如 winston 或 pino。在单元测试中，可以配置日志级别为 debug 或更高，以便在测试运行时输出详细的日志信息。

   • 例如，在测试文件中，可以在测试之前设置日志级别：

import { Logger } from '@nestjs/common';
const logger = new Logger();
logger.level = 'debug';

• 除了使用内置日志库，我们还可以使用 console.log 或其他自定义的日志输出方法来打印关键信息，就像船员在航海日志中记录重要事件一样。

• 例如：

it('should do something', () => {
  console.log('Before calling the method');
  // 调用被测试的方法
  console.log('After calling the method');
});

3. 测试框架的调试功能（如 Jest 的内置调试功能）

   • Jest 的调试选项就像航海中的备用导航工具。我们可以使用 --debug 选项来启动 Jest 并进入调试模式。

   • 在命令行中运行测试时，可以使用以下命令：

jest --debug your-test-file.spec.ts

• Jest 的监视模式则像航海中的雷达，时刻关注着周围的变化。它可以在我们修改测试文件时自动重新运行测试，对于快速迭代和调试非常有用。

• 例如：

jest --watch your-test-file.spec.ts

三、确保 Nest.js 单元测试的准确性和可靠性

1. 明确测试目标

   • 理解业务逻辑就如同船长了解航海的目的地和航线。在编写单元测试之前，深入理解被测试的模块、服务或控制器的业务逻辑是至关重要的。了解其输入、输出以及预期的行为，这样才能编写有针对性的测试用例。
   • 例如，如果一个服务方法是用于计算两个数字的和，那么我们需要明确知道这个方法应该接收两个数字作为参数，并返回它们的和。
   • 定义测试场景就像规划航海中的不同路线和情况。根据业务逻辑，定义不同的测试场景，包括正常情况、边界情况和异常情况。
   • 对于正常情况，测试输入符合预期时的输出是否正确。例如，对于一个用户注册服务，测试当提供有效的用户信息时，注册是否成功。
   • 边界情况测试可以包括输入的最小值、最大值或特殊值。比如，测试一个字符串处理方法时，传入空字符串或非常长的字符串。
   • 异常情况测试则是模拟输入错误或异常情况时，应用程序是否正确处理异常并返回适当的错误信息。

2. 使用模拟和桩件

   • 模拟依赖就像在航海中使用模拟的海况和天气条件。Nest.js 应用程序通常由多个模块组成，一个模块可能依赖于其他模块或外部服务。在单元测试中，为了隔离被测试的组件，需要模拟这些依赖。

   • 可以使用测试框架提供的模拟工具，如 Jest 的 jest.mock 函数。例如，如果一个服务依赖于一个数据库存储库，我们可以模拟这个存储库的方法，以便在测试中控制其行为。

   • 例如：

import { CatsService } from './cats.service';
import { CatsRepository } from './cats.repository';

jest.mock('./cats.repository');

describe('CatsService', () => {
  let service: CatsService;

  beforeEach(async () => {
    const mockRepository = {
      findAll: jest.fn().mockResolvedValue([{ name: 'Fluffy', age: 3 }]),
    };
    (CatsRepository as jest.Mock).mockImplementation(() => mockRepository);

    const moduleRef = await Test.createTestingModule({
      providers: [CatsService],
    }).compile();

    service = moduleRef.get<CatsService>(CatsService);
  });

  it('should return an array of cats', async () => {
    const cats = await service.findAll();
    expect(cats).toBeInstanceOf(Array);
    expect(cats[0].name).toEqual('Fluffy');
    expect(cats[0].age).toEqual(3);
  });
});

• 使用桩件就像在航海中使用临时的导航标志。桩件是一种简化的模拟对象，用于替代复杂的依赖项或外部服务。它们通常只实现被测试组件所需的最小功能。

• 例如，如果一个服务需要调用一个外部 API，但在单元测试中不想实际调用这个 API，可以创建一个桩件来模拟 API 的响应。

3. 独立的测试环境

   • 创建测试模块就像为船只打造一个独立的测试舱。在 Nest.js 的单元测试中，使用 @nestjs/testing 模块创建独立的测试模块。这个测试模块可以只包含被测试的组件和其模拟的依赖项，从而隔离被测试的组件与其他部分的应用程序。

   • 例如：

import { Test } from '@nestjs/testing';
import { CatsService } from './cats.service';

describe('CatsService', () => {
  let service: CatsService;

  beforeEach(async () => {
    const moduleRef = await Test.createTestingModule({
      providers: [CatsService],
    }).compile();

    service = moduleRef.get<CatsService>(CatsService);
  });
});

• 避免全局状态就像确保船只在航行中不受其他船只的干扰。在单元测试中，应避免使用全局状态或共享的资源，因为这可能会导致测试之间的相互干扰，影响测试的准确性和可靠性。确保每个测试都是独立的，不会依赖于其他测试的执行结果或应用程序的全局状态。

4. 断言的准确性

   • 选择合适的断言就像在航海中使用准确的测量工具。使用合适的断言库来验证测试结果。在 Jest 中，可以使用内置的断言函数，如 expect。

   • 根据测试的需求，选择合适的断言方式。例如，对于验证对象的属性是否存在，可以使用 expect(object).toHaveProperty('propertyName')；对于验证数组的长度，可以使用 expect(array).toHaveLength(length)。确保断言能够准确地验证被测试组件的输出是否符合预期。

   • 提供详细的错误信息就像在航海日志中记录详细的故障描述。在断言中，提供详细的错误信息，以便在测试失败时能够快速定位问题。

   • 例如：

it('should return an array of cats', async () => {
  const cats = await service.findAll();
  expect(cats).toBeInstanceOf(Array);
  expect(cats[0].name).toEqual('Fluffy');
  expect(cats[0].age).toEqual(3);
  if (!cats ||!cats[0] || cats[0].name!== 'Fluffy' || cats[0].age!== 3) {
    throw new Error('Cats service did not return the expected array of cats.');
  }
});

5. 持续集成和测试覆盖率

   • 持续集成就像航海中的定期维护和检查。将单元测试集成到持续集成（CI）流程中，确保每次代码提交都能自动运行单元测试。使用 CI 工具，如 Jenkins、Travis CI 或 GitHub Actions，配置测试任务，以便在代码提交后自动触发测试。这样可以及时发现代码中的问题，防止错误代码进入主分支。

   • 测试覆盖率就像航海中的雷达覆盖范围。使用测试覆盖率工具，如 Jest 的 --coverage 选项或 Istanbul，来测量单元测试的覆盖率。测试覆盖率表示代码被单元测试执行的比例。高测试覆盖率并不一定意味着代码完全正确，但它可以帮助我们发现未被测试的代码路径，提高代码的质量和可靠性。

   • 分析测试覆盖率报告，找出未被测试的部分，并编写相应的测试用例来提高覆盖率。

通过以上方法，我们可以在 Nest.js 应用程序的开发过程中进行有效的单元测试，并确保测试的准确性和可靠性。就像航海家依靠精准的导航和可靠的船只一样，我们可以依靠高质量的单元测试来保障我们的应用程序稳定、高效地运行。让我们在 Nest.js 的开发之旅中，始终坚守单元测试的阵地，为我们的应用程序铸就坚实的质量之盾。