從0到1開發自動化測試架構

随着項目版本的快速疊代、APP測試有以下幾個特點：

首先，功能點多且細，測試工作量大，容易遺漏；

其次，代碼子產品常改動，回歸測試很頻繁，測試重複低效；

最後，資料環境多樣，使用者場景複雜，功能回歸覆寫難全面。

為節省成本，保證高效及高品質疊代，我們需采用更高效的測試方式，App自動化測試是較高效的手段。 之前自動測試實踐過程中遇到的諸多問題（代碼複用率低，Case開發及資料構造繁瑣，問題定位困難，學習成本高等），為解決相關痛點問題，我們重新實作了一套APP自動測試架構。本文将着重介紹技術選型、設計思路及百度外賣App的具體實踐。

一個項目中自動化測試是否能有效的展開，自動化測試架構是關鍵所在。是以，如何如何建構穩定的、易擴充的自動化的測試項目對于靈活測試有重要的意義。在設計架構的時候應該盡可能的沿用自動化測試工具已提供的功能，避免重複開發，以減少開發成本。 通過對現有自動化測試工具的原理進行深入分析及優缺點比較，并基于Appium和TestNG兩類自動化測試架構解決上述自動化測試中遇到的問題。

首先，通過利用TestNG結合csv的使用，将測試用例資料轉化為測試代碼中的資料，減少了測試人員錄入資料和準備資料的工具；

再次，通過對appium的封裝，按照面向對象的思想将測試中用到的頁面元素封裝成對象，增強測試代碼的複用率，并減輕測試人員對底層代碼實作的負擔，提高測試代碼編寫效率；

最後，引入失敗重跑、失敗截屏，并通過reportng生成測試報告的方式，逐漸完善測試過程，提高定位問題的速度；

Testng是一個開源自動化測試架構，引入了許多新的創新功能，如依賴測試，分組概念，使測試更強大，更容易做到。 旨在涵蓋所有類别的測試：單元，功能，端到端，內建等。TestNG架構可以很好地幫我們完成WebDriver+java的頁面自動化工作,通過各種注釋的靈活運作，可以使你的測試用例更加完美，定制符合要求的測試用例

TestNG是一個設計用來簡化廣泛的測試需求的測試架構，從單元測試到內建測試。

測試的過程的三個典型步驟，和junit(4.0)相比，多了一個将測試資訊添加到testng.xml檔案。

基本概念，相比junit的TestCase/TestSuite，TestNG有suite/test/test method三個級别，即将test/test method明确區分開了。

Appium一個開源、跨平台的測試架構，可以用來測試原生及混合的移動端應用。Appium支援iOS、Android及FirefoxOS平台測試。Appium使用WebDriver的json wire協定，來驅動Apple系統的UIAutomation庫、Android系統的UIAutomator架構。

相比其他的移動自動化測試工具，Appium測試由于調用了Selenium的client庫使其可以使用任意的語言，包括Python、Ruby、Node.js、Objective-C等。

測試設計過程和測試自動化架構必須作為兩個單獨的實體來開發。

測試架構應該獨立于應用程式；

測試架構應該易于擴充 、維護和增強；

測試政策／設計應該對測試者隐藏測試架構的複雜性。

該架構基于Selenium WebDriver開源技術開發。本架構使用Maven工具進行Project管理，采用TestNG工具組織測試，應用CSV檔案存儲測試資料，實作測試資料與測試用例的分離，友善測試資料管理，降低自動化腳本的維護成本，實作資料驅動。此外，該架構還封裝了豐富的Selenium方法關鍵字，借鑒了QTP文法結構，實作了直覺清晰的結構化代碼文法，如：Page.Item.Operate，降低自動化代碼的備援與重複。借助Jenkins 進行CI測試，實作測試任務的Schedule 和Report功能，通過Jenkins Master/Slave模式管理虛拟機節點，實作多任務多機器分布式并發的執行管理，進而提高測試效率。

該架構的好處在于：

1、建構可複用的、穩定的代碼集。通過封裝appium實作用例執行與資料調用分離，參數化配置常用資訊，并提供統一接口；

2、子產品化管理自動化測試用例。主要根據TestNG工具的支援參數測試和依賴測試的特點實作；

3、測試結果分析和統計。利用jenkins工具建立持續內建，定期運作自動化測試項目，并将測試結果以定制化的形式展現。

基于UI測試，我們希望除了支援web測試，還能支援app的測試，可能還需要接口測試，我們就需要考慮分層問題，将測試架構分為三層。上層是管理整個自動化測試的開發，執行以及維護，在比較龐大的項目中，它展現重要的作用，它可以管理整個自動測試，包括自動化測試用例執行的次序、測試腳本的維護、以及集中管理測試用例、測試報告和測試任務等。下層主要是測試腳本的開發，充分的使用相關的測試工具，建構測試驅動，并完成測試業務邏輯。

第一層：資料層

即執行用例時所需要的測試資料，如商戶名、空間名、URL等，這些資料用來支撐整個腳本的執行。針對資料層，這裡采了用資料驅動的方式。

第二層：驅動層

這一層主要封裝各種driver。比如我們針對網頁測試，使用selenium-webdriver開發包，針對app測試，我們使用appium開發包。我們在這一層進行封裝，通過調用selenium-webdriver，appium提供的原生方法，封裝成可讀性很強的方法且加上容錯機制。以後就算我們要換用其他的第三方包，我們的測試案例層和支援層的方法也不需要做任何的修改。隻需要修改driver層實作的方式就可以了。在一層，我們主要實作兩個方面的封裝，一個是driver的封裝，一個是基于基類自然語言函數的封裝。

driver封裝

我們需要封裝，根據參數确實是基于web測試還是基于app測試。比如：

基類封裝

主要是封裝各種可讀性很很強的方法以及将元素定位辨別及driver也封裝進去。為了支援網頁測試和app測試，我們需要兩個基類，一個是針對網頁操作基類，一個是針對app操作基類。同時為了web和app操作的一緻性，我們要求對外提供的方法，必須要将常用的方法保持一緻的名字和一樣的參數類型及參數個數。

APP基類示例如下：

通過對driver和基類的封裝，driver層實作了對網頁測試和app測試的支援，并且針對兩種測試，都提供了統一的方法，能夠友善使用者，使用相同的方法，測試app和web。

第三層：測試案例層

該層是測試案例的具體實作，就像上面寫的case那樣，用接近自然語言的方式，來實作測試案例。

第四層：支援層

該層主要提供workflow，通用工具，元素庫的支援，便于測試案例層直接調用。

Workflow：主要封裝測試項目中需要經常使用的針對項目的公用方法，供測試案例層直接調用。比如使用者登入，注冊一個使用者，搜尋出使用者等等經常使用的動作；

通用工具：提供一些通用方法，比如生成指定Page類，檔案讀取操作，DB操作，http操作支援等等；

元素庫：每一個頁面元素的定位表達式（xpath，id，name，css，link_text等等表達式）。

我們的測試案例，都是針對一個個元素進行操作的。将每一個頁面的每一個元素，都看成一個繼承了基類的特定類。是以，我們的第一步，就需要找到這個元素，定位到這個元素。測試項目的所有元素都放到這裡。

第五層：結果儲存層

将測試腳本的日志和結果以自定義的方式展示，這裡使用了ReportNG,它可以豐富測試結果的展現形式，幫助團隊更快定位和解決問題。

5.1、PO模式

5.1.1、遇到的問題

使用webdriver做過一段時間的測試就會發現一個對某一個頁面的元素進行定位的時候，程式行間充斥着id()、name()、xpath()等方法，這樣會造成測試程式的可讀性較差，不便于後期的維護以及修改。

雖然我們可以通過添加注釋的方法使程式便于了解，但是還是不可以從根本上解決這種問題。我們可以通過對這些方法進行二次封裝來避免每次對這些方法的直接調用，通過方法的封裝雖然可以實作複用。但是我們發現通過封裝無法實作頁面元素的邏輯處理和測試資料的獨立。

5.1.2、問題的解決辦法：引入PO

Page Object模式是Selenium中的一種測試設計模式，是指UI界面上用于與使用者進行互動的對象。主要是将每一個頁面設計為一個Class，其中包含頁面中需要測試的元素（按鈕，輸入框，标題 等），這樣在Selenium測試頁面中可以通過調用頁面類來擷取頁面元素，這樣巧妙的避免了當頁面元素id或者位置變化時，需要改測試頁面代碼的情況。 當頁面元素id變化時，隻需要更改測試頁Class中頁面的屬性即可。通過對界面元素的封裝減少備援代碼，提高測試用例的可維護性。

一般情況下，對于一個Page Objects對象，它有兩個方面的特征：

• 自身元素(WebElement)

• 實作功能 (Services)

仔細分析測試場景，抽出UI測試的核心行為，無非就是：

1、檢查點：

頁面元素是否存在；

頁面元素顯示内容是否正确；

頁面元素是否可用；

……

2、輔助功能：

等待元素出現；

點選某頁面元素；

給元素輸入内容；

分析抽出來的核心行為，發現這些行為基本都是針對一個個頁面元素進行的操作。那麼我們就可以做如下的動作：

将頁面元素看成一個對象，封裝成一個類；

将上面分析得到的核心行為都封裝成基類方法。然後確定，任何一個頁面元素都繼承該基類；

該基類提供類似于自然語言的方法名字，調用這些方法，就能很明确的知道測試案例在做什麼檢查，在做什麼行為，這樣就能極大的提高測試案例的可讀性。

該基類主要目的是在UI測試中，對元素共性的檢查點和輔助方法進行抽取，将它們封裝成一個個非常容易讀懂的方法，且具有異常處理能力。

經過上述思路的整理，測試用例可以改寫成如下：

在實際的使用過程中，可以讓不太熟悉代碼的QA專門負責測試案例的實作，底層的方法包裝可以由經驗豐富一些的同學做。

5.2、資料驅動

資料驅動的自動化測試架構是這樣的一個架構，從某個資料檔案(例如ODBC源檔案、Excel檔案、Csv檔案、ADO對象檔案等)中讀取輸入、輸出的測試資料，然後通過變量傳入事先錄制好的或手工編寫的測試腳本中。其中，這些變量被用作傳遞(輸入/輸出)用來驗證應用程式的測試資料。在這個過程中，資料檔案的讀取、測試狀态和所有測試資訊都被編寫進測試腳本裡;測試資料隻包含在資料檔案中，而不是腳本裡，測試腳本隻是一個“驅動”，或者說是一個傳送資料的機制。

1、在資料檔案中填寫測試資料：

2、生成Page類：

3、Page類中初始化頁面元素：

基于資料驅動的好處在于：

在應用程式開發的同時就可以同步建立測試腳本，而且當應用功能變動時，隻需要修改業務功能部分的腳本；

利用模型化的設計，避免重複的腳本，減少建立或維護腳本的成本。

5.3、失敗重跑與失敗截圖機制

自動化測試過程中，常常由于網絡、伺服器響應過慢、JS特效及頁面渲染時間較長，導緻自動化測試失敗。針對此類場景，本架構設計了一套NRetry機制，即某個case運作失敗後，重跑N次，N可自定義。N次中有一次成功，則繼續運作，若N次均失敗，則截圖、抛錯，停止運作。NRetry機制，一定程度上可以降低由于網絡、伺服器響應過慢導緻的自動化執行的不穩定性。

5.3.1、失敗自動截圖

1、建立一個Java類繼承TestListenerAdapter：

2、重寫onTestFailure、onTestSkipped等方法，在這些方法中加入截圖操作：

3、在testng.xml檔案中配置自己編寫的監聽器類：

5.3.2、失敗自動重跑

在運作自動化測試用例的時候，經常會出現一些異常的情況的情況導緻用例失敗的問題。是以我們可能會希望對于失敗的測試用例再重新運作一次，架構中我們結合TestNG來實作這個功能。

建立TestNGRetry類，實作用例失敗自動重跑邏輯：

添加用例重跑監聽器RetryListener，用例失敗自動重跑功能：

在testng.xml檔案中配置自己編寫的監聽器：

5.4、ReportNG

TestNG預設的HTML報表，其預設的報表雖然資訊全面，但不易于了解。是以，我們利用ReportNG來替代TestNG預設的report。

ReportNG提供了一種簡單的方式來檢視測試結果，并能夠對結果代碼進行着色。還可以通過修改CSS檔案來替換預設的輸出樣式。此外ReportNG還能夠生成Junit格式的XML輸出。

由于我們使用的是maven，是以我們主要來看看pom.xml的情況：

maven-surefire-plugin 這個插件主要是用于testng的。我們通過該插件，在對應的目錄下./target/${timestamp}生成我們的測試報告目錄。我們可以看到這個目錄的結構。

這裡實際上就是reportng的測試報告的生成路徑。但是我們想要通過郵件發送會很難，因為html的内容需要加在額外的css,以及js檔案。而郵件實際上是不支援外部的css以及js檔案的。

HTML的生成

1、定義HTML模版

檢視indexMain.html.vm：

下面我們看下生成報告的部分核心代碼：

在使用ReportNG替換TestNG自帶報告時如果報告中含中文，由于ReportNG 裡面Log 是不支援中文的，是以通過修改ReportNG.jar源碼來支援報告内中文展示。

生成定制化後的最終報告，如下圖所示：

5.5、日志收集

日志是軟體開發的重要組成部分。自動化執行過程的日志資訊，對于失敗用例的分析定位以及全過程的跟蹤記錄是十分重要的。

相對于簡單的輸出列印，本架構內建了主流的日志收集工具log4j。Log4j是高度可配置的，并可通過在運作時的外部檔案配置。通過配置log4j.properties檔案，定義日志級别内容及日志輸出路徑收集日志資訊（諸如：資料庫，檔案，控制台，UNIX系統日志等），提供快速的調試，維護友善，以及應用程式的運作時資訊結構化存儲。

配置檔案

Log4j可以通過java程式動态設定，該方式明顯缺點是：如果需要修改日志輸出級别等資訊，則必須修改java檔案，然後重新編譯，很是麻煩；log4j也可以通過配置檔案的方式進行設定，目前支援兩種格式的配置檔案：

xml檔案；

properties檔案（推薦）。

下面是一個log4j配置檔案的完整内容：

5.6、郵件發送

測試報告的發送可以結合Jenkins來實作，通過簡單的配置即可實作。可是如果團隊沒有搭建jenkins或者有時jenkins不可用，我們應該如何去處理這部分的内容呢？

既然郵件不能夠依賴jenkins,那肯定得自己去實作這部分的内容了。是以我們還是得依賴一些第三方的jar包。我們在pom.xml配置。

具體的發送郵件的部分代碼如下：

在後續的版本演進中，将把自動化測試、代碼安全掃描、多機并行測試、持續釋出都加入了整體過程，真正的做到全過程持續傳遞。

6.1、夜間建構加入自動化測試

夜間建構會按計劃定期觸發自動化建構過程，但這種建構隻是簡單的代碼編譯，沒有可靠的或可重複的功能測試。後續考慮Appium結合Jenkins來實作建構後自動化測試工作。

無論任何時候，隻要代碼更新送出到git中，建構伺服器就會觸發一個建構，建構運作腳本去編譯應用程式并且運作一系列的自動化單元測試和/或內建測試。通過自動化測試結果能夠清晰的展示出那些功能特性是通過的，哪些是失敗的。不管是有改動送出，還是定期在夜間觸發建構，應用程式都會被自動部署到測試環境當中以便QA團隊進行測試。

6.2、Jenkins與STF結合，實作多機并行測試

Jenkins建構腳本完成後，将沒有安裝stf元件電腦上連接配接的android裝置，添加映射到裝有stf平台服務的機器上，将內建測試用例push到STF平台，再由STF分發到可運作裝置上，進行多機并行測試。

STF執行APPIUM測試帶來的優勢

第一、可以在真機上執行并行的Appium測試。由于最初的Appium使用對象是模拟器上或隻是以每次一台裝置的測試方法執行測試，而STF在原有的基礎上擴充了Appium，最多可在數百台真機上同時執行測試的能力。

第二，不需要配置任何裝置的Desired Capabilities。這種方式既簡便，且減少了因為編輯腳本而産生的不同類型的錯誤。

第三，在STF上執行測試可以讓使用者即時浏覽測試狀況。也就是說，可以檢視到測試執行的進度，即時的錯誤回報，以及保留和查閱所有測試項目，測試腳本和測試結果（測試截圖，測試日志，性能資料等）

6.3、代碼品質度量

6.3.1、為什麼要分析代碼

對代碼品質關注時，安排人工進行code review是需要的，但100%的code review卻需要投入人員，消耗大量的工作量，而工具自動檢查隻需少量人工配置。

最主要的原因就是提高代碼品質，了解RD在編碼過程中犯過的錯誤可能對功能邏輯産生的影響，同時也推動RD讓自己的代碼更具有可讀性和維護性，是以我們借鑒持續改進的流程，希望能夠在這個過程中有所收獲。

6.3.2、Jenkins引入Sonarqube進行代碼持續審查

Sonar是一個用于代碼品質管理的開源平台，用于管理Java源代碼的品質。通過插件機制，Sonar 可以內建不同的測試工具，代碼分析工具，以及持續內建工具，比如pmd-cpd、checkstyle、findbugs、Jenkins。通過不同的插件對這些結果進行再加工處理，通過量化的方式度量代碼品質的變化，進而可以友善地對不同規模和種類的工程進行代碼品質管理。

6.4、email-ext實作Jenkins郵件通知功能

在Jenkins中配置實作郵件通知，Jenkins提供了兩種方式的配置。

一種是Jenkins内置預設的郵件通知，但是它本身有很多局限性，比如它的郵件通知無法提供詳細的郵件内容、無法定義發送郵件的格式、無法定義靈活的郵件接收配置等等。

在這樣的情況下，後續考慮可以通過Email Extension Plugin來實作自定義郵件通知的方方面面，比如在發送郵件的同時可以自定義發送給誰，發送具體什麼内容等等。