详解Go语言单元测试中如何解决MySQL存储依赖问题
作者：江湖十年
在编写单元测试的过程中，如果被测试代码有外部依赖，为了便于测试，我们就要想办法来解决这些外部依赖问题。在做 Web 开发时，MySQL 存储就是一个非常常见的外部依赖，本文就来探讨在 Go 语言中编写单元测试时，如何解决 MySQL 存储依赖。
HTTP 服务程序示例
假设我们有一个 HTTP 服务程序对外提供服务，代码如下：
main.go
package main
import (
"encoding/json"
"fmt"
"gorm.io/gorm"
"io"
"net/http"
"strconv"
"github.com/julienschmidt/httprouter"
"github.com/jianghushinian/blog-go-example/test/mysql/store"
)
func NewUserHandler(db *gorm.DB) *UserHandler {
return &UserHandler{
store: store.NewUserStore(db),
}
}
type UserHandler struct {
store store.UserStore
}
func (h *UserHandler) CreateUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, _ httprouter.Params) {
...
}
func (h *UserHandler) GetUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
...
}
func setupRouter(handler *UserHandler) *httprouter.Router {
router := httprouter.New()
router.POST("/users", handler.CreateUser)
router.GET("/users/:id", handler.GetUser)
return router
}
func main() {
mysqlDB, _ := store.NewMySQLDB("localhost", "3306", "user", "password", "test")
handler := NewUserHandler(mysqlDB)
router := setupRouter(handler)
_ = http.ListenAndServe(":8000", router)
}这个服务监听 8000 端口，分别提供了两个 HTTP 接口：
POST /users 用来创建用户。
GET /users/:id 用来获取指定 ID 对应的用户信息。
UserHandler 是一个结构体，它依赖外部存储接口 store.UserStore，这个接口定义如下：
store/store.go
package store
import "gorm.io/gorm"
type UserStore interface {
Create(user *User) error
Get(id int) (*User, error)
}
func NewUserStore(db *gorm.DB) UserStore {
return &userStore{db}
}
type userStore struct {
db *gorm.DB
}
func (s *userStore) Create(user *User) error {
return s.db.Create(user).Error
}
func (s *userStore) Get(id int) (*User, error) {
var user User
err := s.db.First(&user, id).Error
return &user, err
}store.UserStore 定义了两个方法，分别用来创建、获取用户信息。
User 模型定义如下：
store/model.go
type User struct {
ID int `gorm:"id"`
Name string `gorm:"name"`
}store.userStore 结构体则实现了 store.UserStore 接口。
store.userStore 结构体又依赖了 GORM 库的 *gorm.DB 类型，表示一个数据库连接对象。
我们可以使用 NewMySQLDB 建立数据库连接得到 *gorm.DB 对象：
store/mysql.go
func NewMySQLDB(host, port, user, pass, dbname string) (*gorm.DB, error) {
dsn := fmt.Sprintf("%s:%s@tcp(%s:%s)/%s?charset=utf8mb4&parseTime=True&loc=Local",
user, pass, host, port, dbname)
return gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{})
}至此，这个 HTTP 服务程序整体逻辑就基本介绍完了。
其目录结构如下：
$ tree
.
├── go.mod
├── go.sum
├── main.go
└── store
├── model.go
├── mysql.go
└── store.go
为了保证业务的正确性，我们应该对 (*UserHandler).CreateUser 和 (*UserHandler).GetUser 这两个 Handler 进行单元测试。
这两个 Handler 定义如下：
func (h *UserHandler) CreateUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, _ httprouter.Params) {
w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
body, err := io.ReadAll(r.Body)
if err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusBadRequest)
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"msg":"%s"}`, err.Error())
return
}
defer func() { _ = r.Body.Close() }()
u := store.User{}
if err := json.Unmarshal(body, &u); err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"msg":"%s"}`, err.Error())
return
}
if err := h.store.Create(&u); err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"msg":"%s"}`, err.Error())
return
}
w.WriteHeader(http.StatusCreated)
}
func (h *UserHandler) GetUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
id := ps[0].Value
uid, _ := strconv.Atoi(id)
w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
u, err := h.store.Get(uid)
if err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"msg":"%s"}`, err.Error())
return
}
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"id":%d,"name":"%s"}`, u.ID, u.Name)
}不过，由于文章篇幅所限，我这里仅以测试 (*UserHandler).GetUser 方法为例，演示如何在测试过程中解决 MySQL 依赖问题，对 (*UserHandler).CreateUser 方法的测试就当做作业留给你自己来完成了（当然，你也可以到我的 GitHub 上查看我的实现）。
Fake 测试
我们要为 (*UserHandler).GetUser 方法编写单元测试，首先就要分析下这个方法的外部依赖。
func (h *UserHandler) GetUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
id := ps[0].Value
uid, _ := strconv.Atoi(id)
w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
u, err := h.store.Get(uid)
if err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"msg":"%s"}`, err.Error())
return
}
_, _ = fmt.Fprintf(w, `{"id":%d,"name":"%s"}`, u.ID, u.Name)
}UserHandler 结构本身依赖了 store.UserStore，这是一个接口，定义了创建和获取用户信息的两个方法。
我们使用实现了 store.UserStore 接口的 store.userStore 结构体来初始化 UserHandler：
func NewUserHandler(db *gorm.DB) *UserHandler {
return &UserHandler{
store: store.NewUserStore(db),
}
}
func NewUserStore(db *gorm.DB) UserStore {
return &userStore{db}
}store.userStore 结构体会使用 GORM 来完成对 MySQL 数据库的操作。所以，我们分析出 GetUser 方法的第一个外部依赖实际上就是 MySQL 存储。
GetUser 方法还接收三个参数，它们都属于 HTTP 网络相关的外部依赖，你可以在我的另一篇文章《在 Go 语言单元测试中如何解决 HTTP 网络依赖问题》中找到解决方案，就不在本文中进行讲解了。
所以，我们现在重点要关注的就只有一个问题，如何解决 MySQL 存储依赖。
我们来整理下 MySQL 外部依赖的程序调用链：
可以发现，store.UserStore 接口是 UserHandler 和 store.userStore 结构体建立连接的桥梁，我们可以将它作为突破口，实现一个 Fake object，来替换 store.userStore 结构体。
所谓 Fake object，其实就是我们同样要定义一个结构体，并实现 Create 和 Get 两个方法，以此来实现 store.UserStore 接口。
type fakeUserStore struct{}
func (f *fakeUserStore) Create(user *store.User) error {
return nil
}
func (f *fakeUserStore) Get(id int) (*store.User, error) {
return &store.User{ID: id, Name: "test"}, nil
}与 store.userStore 结构体不同，fakeUserStore 并不依赖 *gorm.DB，也就不涉及 MySQL 数据库操作了，这样就解决了 MySQL 外部存储依赖。
(*fakeUserStore).Create 方法没做任何操作，直接返回 nil，(*fakeUserStore).Get 方法则根据传进来的 id 返回固定的 User 信息。这也是 Fake object 的特点，为真实对象实现一个简化版本。
这样，我们在编写测试代码时，只需要取代 store.userStore 结构体，使用 fakeUserStore 来实例化 UserHandler，就可以避免与 MySQL 数据库打交道了。
handler := &UserHandler{store: &fakeUserStore{}}为 (*UserHandler).GetUser 方法编写的单元测试完整代码如下：
func TestUserHandler_GetUser_by_fake(t *testing.T) {
handler := &UserHandler{store: &fakeUserStore{}}
router := setupRouter(handler)
w := httptest.NewRecorder()
req := httptest.NewRequest("GET", "/users/1", nil)
router.ServeHTTP(w, req)
assert.Equal(t, 200, w.Code)
assert.Equal(t, "application/json", w.Header().Get("Content-Type"))
assert.Equal(t, `{"id":1,"name":"test"}`, w.Body.String())
}现在被测试的 (*UserHandler).GetUser 方法中通过 h.store.Get(uid) 从数据库中获取用户信息时，就不用再去查询 MySQL 了，而是由 (*fakeUserStore).Get 方法直接返回 Fake 数据。
使用 go test 来执行测试函数：
$ go test -v -run="TestUserHandler_GetUser_by_fake" === RUN TestUserHandler_GetUser_by_fake --- PASS: TestUserHandler_GetUser_by_fake (0.00s) PASS ok github.com/jianghushinian/blog-go-example/test/mysql 0.465s
测试通过。
可以发现，使用 Fake 测试来解决 MySQL 外部依赖还是比较简单的，我们仅需要参考 store.userStore 实现一个简化版本的 fakeUserStore，然后在测试过程中，使用简化版本的 fakeUserStore 对象替换掉 store.userStore 即可。
Mock 测试
前文中，我们使用 fakeUserStore 来替换 store.userStore，以此来接口 MySQL 依赖问题。
不过，这种使用 Fake object 来解决外部依赖的方式存在两个较为常见的弊端：
一个是使用 Fake object 需要手动编写大量代码，这里的 store.UserStore 接口仅定义了两个方法还好，但一个线上的复杂业务，可能有几十个接口，每个接口又有几十个方法，此时如果还是手动来编写这些代码，需要消耗大量时间。
另一个是 Fake object 返回结果比较固定，如果想测试其他情况，比如查询的 User 不存在，需要报错的情况，就得在 (*fakeUserStore).Get 方法中编写更多的逻辑，这增加了实现 Fake object 的复杂度。
那么有没有一种替代方案，来弥补 Fake object 的这两个弊端呢？
答案是使用 Mock 测试。
Mock 和 Fake 类似，本质上都是使用一个对象，去替代另一个对象。Fake 测试是实现了一个真实对象（store.userStore）的简化版本（fakeUserStore），Mock 测试则是使用模拟对象来断言真实对象被调用时的输入符合预期，然后通过模拟对象返回指定输出。
在 Go 中，我们可以使用 gomock 来实现 Mock 测试。
gomock 项目起源于 Google 的 golang/mock 仓库。不幸的是，谷歌不再维护这个项目了。幸运的是，这个项目由 Uber fork 了一份，并继续维护。
gomock 包含两个部分：gomock 包和 mockgen 命令行工具。gomock 包用来完成对被 Mock 对象的生命周期管理，mockgen 工具则用来自动生成 Mock 代码。
可以通过如下方式来安装 gomock 包和 mockgen 工具：
$ go get go.uber.org/mock/gomock@latest $ go install go.uber.org/mock/mockgen@latest
注意：在项目根目录下通过 go get 命令获取 gomock 包后，不要急着执行 go mod tidy，因为现在 gomock 包属于 indirect 依赖，还没有被使用。当通过 mockgen 工具生成了 Mock 代码以后，再来执行 go mod tidy，go.mod 文件中才不会丢失 gomock 依赖。
要想使用 gomock 来模拟 store.UserStore 接口的实现，我们先要使用 mockgen 工具来生成 Mock 代码：
$ mockgen -source store/store.go -destination store/mocks/gomock.go -package mocks
-source 参数指明需要 Mock 的接口文件路径，即 store.UserStore 接口所在文件。
-destination 参数指明生成的 Mock 文件路径。
-package 参数指明生成的 Mock 文件包名。
在项目根目录下执行 mockgen 命令，即可生成 Mock 文件：
// Code generated by MockGen. DO NOT EDIT.
// Source: store/store.go
// Package mocks is a generated GoMock package.
package mocks
import (
reflect "reflect"
store "github.com/jianghushinian/blog-go-example/test/mysql/store"
gomock "go.uber.org/mock/gomock"
)
// MockUserStore is a mock of UserStore interface.
type MockUserStore struct {
ctrl *gomock.Controller
recorder *MockUserStoreMockRecorder
}
// MockUserStoreMockRecorder is the mock recorder for MockUserStore.
type MockUserStoreMockRecorder struct {
mock *MockUserStore
}
// NewMockUserStore creates a new mock instance.
func NewMockUserStore(ctrl *gomock.Controller) *MockUserStore {
mock := &MockUserStore{ctrl: ctrl}
mock.recorder = &MockUserStoreMockRecorder{mock}
return mock
}
// EXPECT returns an object that allows the caller to indicate expected use.
func (m *MockUserStore) EXPECT() *MockUserStoreMockRecorder {
return m.recorder
}
// Create mocks base method.
func (m *MockUserStore) Create(user *store.User) error {
m.ctrl.T.Helper()
ret := m.ctrl.Call(m, "Create", user)
ret0, _ := ret[0].(error)
return ret0
}
// Create indicates an expected call of Create.
func (mr *MockUserStoreMockRecorder) Create(user interface{}) *gomock.Call {
mr.mock.ctrl.T.Helper()
return mr.mock.ctrl.RecordCallWithMethodType(mr.mock, "Create", reflect.TypeOf((*MockUserStore)(nil).Create), user)
}
// Get mocks base method.
func (m *MockUserStore) Get(id int) (*store.User, error) {
m.ctrl.T.Helper()
ret := m.ctrl.Call(m, "Get", id)
ret0, _ := ret[0].(*store.User)
ret1, _ := ret[1].(error)
return ret0, ret1
}
// Get indicates an expected call of Get.
func (mr *MockUserStoreMockRecorder) Get(id interface{}) *gomock.Call {
mr.mock.ctrl.T.Helper()
return mr.mock.ctrl.RecordCallWithMethodType(mr.mock, "Get", reflect.TypeOf((*MockUserStore)(nil).Get), id)
}提示：生成的 mocks 包代码你无需全部看懂，仅知道它大概生成了什么内容，如何使用即可。
可以发现，mockgen 为我们生成了 mocks.MockUserStore 结构体，并且实现了 Create、Get 两个方法，即实现了 store.UserStore 接口。
现在，我们就可以使用生成的 Mock 对象来编写单元测试代码了：
func TestUserHandler_GetUser_by_mock(t *testing.T) {
ctrl := gomock.NewController(t)
// 断言 mockUserStore.Get 方法会被调用
defer ctrl.Finish()
mockUserStore := mocks.NewMockUserStore(ctrl)
mockUserStore.EXPECT().Get(2).Return(&store.User{
ID: 2,
Name: "user2",
}, nil)
handler := &UserHandler{store: mockUserStore}
router := setupRouter(handler)
w := httptest.NewRecorder()
req := httptest.NewRequest("GET", "/users/2", nil)
router.ServeHTTP(w, req)
assert.Equal(t, 200, w.Code)
assert.Equal(t, "application/json", w.Header().Get("Content-Type"))
assert.Equal(t, `{"id":2,"name":"user2"}`, w.Body.String())
}gomock.NewController(t) 用来创建一个 Mock 控制器，该对象可以控制整个 Mock 生命周期。
ctrl.Finish() 用来断言 Mock 对象使用 EXPECT() 方法设置的期待执行方法会被调用，一般使用 defer 语句来调用，防止最后忘记。不过，如果你使用的 Go 版本大于 1.14，则可以不必显式调用 ctrl.Finish()。
mocks.NewMockUserStore(ctrl) 使用 Mock 控制器创建了 *mocks.MockUserStore 对象，有了它，我们就可以模拟调用 store.UserStore 接口对应方法的逻辑了：
mockUserStore.EXPECT().Get(2).Return(&store.User{
ID: 2,
Name: "user2",
}, nil)mockUserStore 对象就相当于我们前文中实现的 fakeUserStore。
Mock 对象的 EXPECT() 方法用来设置预期被调用的方法，以及被调用方法所期望的输入，它支持链式调用，.Get(2) 表示期望在测试中调用 Mock 对象 mockUserStore 的 Get 方法时，输入参数是 2，Return 方法用来设置输出，即返回值内容。
这就相当于，我们实现了 fakeUserStore 的 Get 方法。
我们可以使用 mockUserStore 来实例化 UserHandler 对象。
在 req 请求中，我们设置请求的用户 ID 值为 2，即 mockUserStore 对象断言中的参数，二者参数匹配，Mock 对象才能生效。
单元测试最后，断言了返回结果为 {"id":2,"name":"user2"}，即 mockUserStore 对象期望的返回结果。
现在我们就可以测试 (*UserHandler).GetUser 方法了。
使用 go test 来执行测试函数：
$ go test -v -run="TestUserHandler_GetUser_by_mock" === RUN TestUserHandler_GetUser_by_mock --- PASS: TestUserHandler_GetUser_by_mock (0.00s) PASS ok github.com/jianghushinian/blog-go-example/test/mysql 0.220s
测试通过。
使用 Mock 测试来解决 MySQL 外部依赖问题，我们无需手动编写 Mock 对象的代码，可以使用 mockgen 工具为我们自动生成，简化了 Fake 测试中编写 fakeUserStore 的过程。
并且，如果想要测试其他情况，仅需要再次使用 Mock 对象的 EXPECT() 方法来设置 Get 方法的期望输入和输出即可。
比如设置预期查询 ID 为 3 的用户信息时，返回 user not found 错误：
mockUserStore.EXPECT().Get(3).Return(nil, errors.New("user not found"))Mock 测试更方便我们测试不同业务场景。
gomock 更多用法
gomock 还有一些使用技巧值得分享。
mockgen
前文中，我们使用 mockgen 通过指定源码文件形式生成了 Mock 代码：
$ mockgen -source store/store.go -destination store/mocks/gomock.go -package mocks
mockgen 工具还支持通过反射模式来生成 Mock 代码：
$ mockgen -package mocks -destination store/mocks/gomock.go github.com/jianghushinian/blog-go-example/test/mysql/store UserStore
命令最后的两个参数分别代表需要生成 Mock 代码的包的导入路径和逗号分隔的接口列表。
执行以上命令同样能够成功生成 Mock 代码。
此外，我们还可以将 mockgen 命令写到 Go 文件中，然后使用 Go generate 工具来生成 Mock 代码：
store/generate.go
package store //go:generate mockgen -package mocks -destination ./mocks/gomock.go . UserStore
这次我们的 mockgen 命令又有所不同，包的导入路径仅为一个 .，表示当前目录，这也是被支持的。
这时候，我们只需要在项目根目录下执行 go generate ./... 命令即可生成 Mock 代码。./... 表示查找项目下全部文件，go generate 会自动找到带有 //go:generate 注释的命令并执行。
如果我们有多个源码文件要生成 Mock 代码，go generate 方式就非常合适，仅需要在 Go 文件中分多行依次写出 mockgen 命令即可使用一条命令一次全部生成。
gomock
前文中，我们使用了 Mock 对象 mockUserStore 的 EXPECT() 方法来设置 Get 方法所期待的输入和输出。
mockUserStore.EXPECT().Get(2).Return(&store.User{
ID: 2,
Name: "user2",
}, nil)有时候，EXPECT() 所作用的方法可能存在多个参数，且有些参数不容易模拟，比如最常见的 context.Context 参数，针对这些情况，gomock 提供了更多的参数匹配方法：
gomock.Any() 表示匹配任意参数，适合参数模拟困难的情况。
gomock.Eq(x) 表示匹配与 x 相等的参数。
gomock.Not(x) 表示匹配与 x 不想等的参数。
gomock.Nil() 表示匹配 nil 参数。
gomock.Len(i) 表示匹配长度为 i 的参数。
gomock.All(ms) 表示传入的所有参数都想等才能匹配。
以上这些参数匹配方法都可以像如下这样使用：
mockUserStore.EXPECT().Get(gomock.Eq(2)).Return(&store.User{
ID: 2,
Name: "user2",
}, nil)此外，我们可以约束 EXPECT() 所作用方法的执行次数：
.Return(xxx).Times(2) // 预期方法会被调用 2 次 .Return(xxx).MaxTimes(2) // 预期方法最多执行 2 次 .Return(xxx).MinTimes(2) // 预期方法至少执行 2 次 .Return(xxx).AnyTimes() // 预期方法执行任意次都能匹配
还可以约束 EXPECT() 所作用方法的执行顺序：
.Return(xxx).After(preReq) // 当前预期方法在 preReq 预期方法执行完成之后执行
以上便是我认为 gomock 中比较常用的功能讲解，更多功能可参考官方文档。
总结
本文向大家介绍了在 Go 中编写单元测试时，如何解决 MySQL 外部依赖的问题。
我们分别使用了 Fake object 和 Mock 两种方式，来替换原有的外部依赖。
Web 服务的代码不是随意设计的，有意将 UserHandler 依赖的类型设为 store.UserStore 接口，而不是 store.userStore 结构体，是为了解耦。通过使用接口，解决了 UserHandler 与 store.userStore 结构体强绑定的问题，这就给我们使用 fakeUserStore 或 mockUserStore 来替代 store.userStore 创造了机会。
可以发现，本文介绍的两种方法其实不仅能够用于解决 MySQL 外部依赖问题。任何使用接口编写的代码，在测试时都可以使用这两种方式来替换依赖。这就是 Go 面向接口编程的好处。
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