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《Go语言四十二章经》第二十六章 测试

发布时间:2019-11-28 作者:李骁 访问量:1198

《Go语言四十二章经》第二十六章 测试

在Go语言中,所有的包都应该有必要文档和注释,当然同样甚至更为重要的是对包进行必要的测试。

testing 包就是这样一个标准包,被专门用来进行单元测试以及进行自动化测试,打印日志和错误报告,方便程序员调试代码,并且还包含一些基准测试函数的功能。

testing 包含测试函数、测试辅助代码和示例函数;测试函数包括Test开头的单元测试函数和以Benchmark开头的基准测试函数两种,测试辅助代码是为测试函数服务的公共函数、初始化函数、测试数据等。

而示例函数则是名称以Example开头函数,通常保存在example_*_test.go文件中,示例函数检测实际输出与注释中的期望输出是否一致,一致则测试通过,不一致则测试失败。

26.1 单元测试

开发中经常需要对一个包做(单元)测试,写一些可以频繁(每次更新后)执行的小块测试单元来检查代码的正确性,于是我们必须写一些 Go 源文件来测试代码。

使用testing包,我们只需要遵守简单的规则,就可以很好地写出通用的测试程序。因为其他开发人员也会遵循这个包的规则来进行测试。

首先测试程序是独立的文件,他必须属于被测试的包,和这个包的其他程序放在一起,并且文件名满足这种形式 *_test.go。由于是独立的测试文件,所以测试代码和包中的业务代码是分开的。Go语言这样规定的好处是不言而喻的,因为在其他语言开发的程序中,我们经常可以看到代码中注释掉的测试代码,而且有把开发版作为生产版发布到线上导致异常的问题出现。

当然,好的规则需要我们遵守并严格执行。

_test 程序不会被普通的 Go 编译器编译,所以当放应用部署到生产环境时它们不会被部署;只有 Gotest 会编译所有的程序:普通程序和测试程序。

测试文件中必须导入 "testing" 包,测试函数名字是以 TestXxx 打头的全局函数,Xxx部分可以为任意的字母数字的组合,但是首字母不能是小写字母[a-z],函数名我们可以以被测试函数的字母描述,如 TestFmtInterface,TestPayEmployees 等。测试用例会按照测试源代码中写的顺序依次执行。

测试函数一般都要求这种形式的头部:

func TestAbcde(t *testing.T)

*testing.T是传给测试函数的结构类型,用来管理测试状态,支持格式化测试日志,如 t.Log,t.Error,t.ErrorF 等。t.Log函数就像我们常常使用的fmt.Println一样,可以接受多个参数,方便输出调试结果。

用下面这些函数来通知测试失败: 1)func (t *T) Fail() 标记测试函数为失败,然后继续执行剩下的测试。

2)func (t *T) FailNow() 标记测试函数为失败并中止执行;文件中别的测试也被略过,继续执行下一个文件。

3)func (t *T) Log(args ...interface{}) args 被用默认的格式格式化并打印到错误日志中。

4)func (t *T) Fatal(args ...interface{}) 结合 先执行 3),然后执行 2)的效果。

运行 go test 来编译测试程序,并执行程序中所有的 TestXxx 函数。如果所有的测试都通过会打印出 PASS。

当然,对于包中不能导出的函数不能进行单元或者基准测试。

gotest 可以接收一个或多个函数程序作为参数,并指定一些选项。

go test 常用参数 -cpu: 指定测试的GOMAXPROCS值,默认是GOMAXPROCS当前值 -count: 运行单元测试和基准测试n次(默认1)。如设置了-cpu,则为每个GOMAXPROCS运行n次,示例函数总运行一次。 -cover: 启用覆盖率分析 -run: 执行功能测试函数,支持正则匹配,可以选择测试函数或者测试文件来仅测试单个函数或者单个文件 -bench: 执行基准测试函数,支持正则匹配 -benchtime: 基准测试最大时间上限 -parallel: 允许并行执行的最大测试数,默认情况下设置为GOMAXPROCS的值 -v: 展示测试过程信息

在系统标准包中,有很多 _test.go 结尾的程序,大家可以用来测试,为节约篇幅这里我就不写具体例子了。

26.2 基准测试

testing 包中有一些类型和函数可以用来做简单的基准测试;测试代码中必须包含以 BenchmarkZzz 打头的函数并接收一个 *testing.B 类型的参数,比如:

func BenchmarkReverse(b *testing.B) {
    ...
}

命令 go test –test.bench=.* 会运行所有的基准测试函数;代码中的函数会被调用 N 次(N是非常大的数,如 N = 1000000),可以根据情况指定b.N的值,并展示 N 的值和函数执行的平均时间,单位为 ns(纳秒,ns/op)。如果是用 testing.Benchmark 调用这些函数,直接运行程序即可。

下面我们看一个测试的具体例子:

package even

func Loop(n uint64) (result uint64) {
	result = 1
	var i uint64 = 1
	for ; i <= n; i++ {
		result *= i
	}
	return result
}

func Factorial(n uint64) (result uint64) {
	if n > 0 {
		result = n * Factorial(n-1)
		return result
	}
	return 1
}

在 even 包的路径下,我们创建一个名为 even_test.go 的测试程序:

package even

import (
	"testing"
)

func TestLoop(t *testing.T) {
	t.Log("Loop:", Loop(uint64(32)))
}

func TestFactorial(t *testing.T) {
	t.Log("Factorial:", Factorial(uint64(32)))
}

func BenchmarkLoop(b *testing.B) {

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		Loop(uint64(40))
	}
}

func BenchmarkFactorial(b *testing.B) {

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		Factorial(uint64(40))
	}
}

现在我们可以在这个包的目录下使用命令:go test -test.bench=.* 来测试 even 包。

输出:

输出:

goos: windows
goarch: amd64
pkg: go42/chapter-13/13.1/1
BenchmarkLoop-4        	50000000	        27.2 ns/op
BenchmarkFactorial-4   	10000000	       163 ns/op
PASS
ok  	go42/chapter-13/13.1/1	3.628s

递归函数的确是很耗费系统资源,而且运行也慢,不建议使用。

26.3 分析并优化 Go 程序

如果代码使用了 Go 中 testing 包的基准测试功能,我们可以用 gotest 标准的 -cpuprofile 和 -memprofile 标志向指定文件写入 CPU 或 内存使用情况报告。

使用方式:

go test -x -v -test.cpuprofile=pprof.out

运行上面代码,将会基于基准测试把执行结果中的 cpu 性能分析信息写到 pprof.out 文件中。我们可以根据这个文件做分析来详细了解性能情况。

26.4 用 pprof 调试

要监控Go程序的堆栈,cpu的耗时等性能信息,我们可以通过使用pprof包来实现。在代码中,pprof包有两种方式导入:

"net/http/pprof"
"runtime/prof"

其实net/http/pprof中只是使用runtime/pprof包来进行封装了一下,并在http端口上暴露出来,让我们可以在浏览器查看程序的性能分析。我们可以自行查看net/http/pprof中代码,只有一个文件pprof.go。

下面我们具体说说怎么使用pprof,首先我们讲讲在开发中取得pprof信息的三种方式:

一:web 服务器程序

如果我们的Go程序是web服务器,你想查看自己的web服务器的状态。这个时候就可以选择net/http/pprof。你只需要引入包_"net/http/pprof",然后就可以在浏览器中使用http://localhost:port/debug/pprof/直接看到当前web服务的状态,包括CPU占用情况和内存使用情况等。

这里port是8080,也就是我们web服务器监听的端口。

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"  // 为什么用_ , 在讲解http包时有解释。
)

func myfunc(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "hi")
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", myfunc)
	http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

访问http://localhost:8080/debug/pprof/

二:服务进程

如果你的Go程序不是web服务器,而是一个服务进程,可以选择使用net/http/pprof包,然后开启一个goroutine来监听相应端口。

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"

	"time"
)

func main() {
	// 开启pprof
	go func() {
		log.Println(http.ListenAndServe("localhost:8080", nil))
	}()
	go hello()
	select {}
}
func hello() {
	for {
		go func() {
			fmt.Println("hello word")
		}()
		time.Sleep(time.Millisecond * 1)
	}
}

访问http://localhost:8080/debug/pprof/ 在前面这两种方式中,我们还可以在命令行分别运行以下命令:

利用这个命令查看堆栈信息: go tool pprof http://localhost:8080/debug/pprof/heap 利用这个命令可以查看程序CPU使用情况信息: go tool pprof http://localhost:8080/debug/pprof/profile 使用这个命令可以查看block信息: go tool pprof http://localhost:8080/debug/pprof/block

gotool.png

这里需要先安装graphviz,http://www.graphviz.org/download/ ,windows平台直接下载zip包,解压缩后把bin目录放到$path中。我们可以通过执行命令 png 产生图片,还有svg,gif,pdf等命令,生成的图片自动命名存放在当前目录下,我们这里生成了png。其他命令使用可通过help查看。

三:应用程序

如果你的Go程序只是一个应用程序,那么你就不能使用net/http/pprof包了,你就需要使用到runtime/pprof。比如下面的例子:

package main

import (
	"flag"
	"fmt"
	"log"

	"os"
	"runtime/pprof"
	"time"
)

var cpuprofile = flag.String("cpuprofile", "", "write cpu profile to file")

func Factorial(n uint64) (result uint64) {
	if n > 0 {
		result = n * Factorial(n-1)
		return result
	}
	return 1
}

func main() {
	flag.Parse()
	if *cpuprofile != "" {
		f, err := os.Create(*cpuprofile)
		if err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
		pprof.StartCPUProfile(f)
		defer pprof.StopCPUProfile()
	}

	go compute()
	time.Sleep(10 * time.Second)
}
func compute() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go func() {
			fmt.Println(Factorial(uint64(40)))
		}()
		time.Sleep(time.Millisecond * 1)
	}
}

编译后生成3.exe文件并运行:

3.exe --cpuprofile=cpu.prof

这里我们编译后可执行程序是3.exe , 程序运行完后的cpu信息就会记录到cpu.prof中。

现在有了cpu.prof 文件,我们就可以通过go tool pprof 来看相应的信息了。在命令行运行:

go tool pprof 3.exe cpu.prof 

这里要注意的是需要带上可执行的程序名以及prof信息文件。

命令执行后会进入到:

132.png

命令界面和前面两种使用net/http/pprof包 一样。我们可以通过go tool pprof 生svg,png或者是pdf文件。

这是生成的png文件,和前面生成的png类似,前面我们生成的是block信息:

profile001.png

通过上面这三种情况的分析,我们可以知道,其实就是两种情况: go tool pprof http://localhost:8080/debug/pprof/profile这种url方式,或者 go tool pprof 3.exe cpu.prof 这种文件方式来进行分析。

我们可以根据项目情况灵活使用。有关pprof,我们就讲这么多,在实际项目中,我们多使用就会发现这个工具还是蛮有用处的。