面试题：复杂Java接口与抽象类层次结构下的单元测试设计

Question

假设有一个复杂的Java项目，存在多层继承的抽象类以及多个接口相互组合的情况。请描述你会如何设计单元测试用例，以确保这些接口和抽象类的功能正确性和可靠性？同时，说明如何处理不同层次抽象类和接口之间依赖关系在单元测试中的隔离问题。

Answer 1

设计单元测试用例的方法

1. 针对接口：
   • 功能测试：
     • 为接口的每个方法设计测试用例，确保方法签名正确，输入输出符合预期。例如，如果接口方法接收一个字符串参数并返回一个布尔值，测试用例应覆盖不同类型的字符串输入（空字符串、正常字符串、超长字符串等），检查返回的布尔值是否正确。
     • 对于接口中定义的默认方法，如果有的话，也要进行测试，验证其默认行为是否满足需求。
   • 异常测试：考虑可能引发的异常情况。比如，若接口方法在特定输入下应抛出特定异常（如 IllegalArgumentException），编写测试用例触发这种异常并验证异常类型和异常信息是否正确。
2. 针对抽象类：
   • 抽象方法：虽然抽象类不能实例化，但可通过创建匿名内部类来测试抽象方法。在匿名内部类中实现抽象方法，然后对实现的方法进行功能和异常测试，如同测试普通类的方法一样。
   • 具体方法：对于抽象类中的具体方法，直接通过匿名内部类实例化抽象类来调用这些方法进行测试。同样进行功能和正常边界值、异常边界值等测试。例如，如果抽象类的具体方法对输入数据有范围限制，测试用例要覆盖边界值和超出范围的值。
   • 继承层次：如果抽象类处于多层继承结构，要测试继承关系是否正确传递功能。例如，子类继承抽象类后，验证子类是否正确继承了抽象类的非抽象方法，并且这些方法在子类中的行为符合预期（在不被重写的情况下）。

处理依赖关系的隔离

1. 使用Mock框架：例如Mockito，它可以创建接口和抽象类的模拟对象。对于抽象类，Mockito可以通过 @Mock 注解创建模拟对象，然后使用 when - thenReturn 等语法来定义模拟对象的行为。对于接口，同样可以轻松创建模拟实例，并设定其方法的返回值或抛出的异常。这样在测试目标类（依赖其他接口或抽象类的类）时，就可以用模拟对象代替真实的依赖，从而隔离依赖关系。
2. 依赖注入：在设计项目架构时，采用依赖注入模式。在测试时，通过构造函数或setter方法注入模拟的依赖对象。例如，如果一个类 A 依赖于接口 B 的实现，在 A 的构造函数中传入 B 的实例。在测试 A 时，传入 B 的模拟实例，这样就可以控制 A 对 B 的依赖，达到隔离的目的。
3. 分层测试：对于多层继承和接口组合的情况，分层进行测试。先测试底层的抽象类和接口，确保它们的功能正确。然后在测试上层类时，利用已经测试过的底层模拟对象，这样可以清晰地隔离不同层次之间的依赖关系，并且便于定位问题。例如，先测试最基础的抽象类 BaseAbstractClass，然后在测试继承自它的 SubAbstractClass 时，使用 BaseAbstractClass 的模拟对象来隔离依赖，专注于测试 SubAbstractClass 新增或修改的功能。