一文搞懂如何设计自动化测试框架（文末赠书）

自动化测试已经是测试工程师必学必会的一项技能了，今天推荐一本关于自动化测试框架设计的新书【文末】

当一个软件开发工程师接到一个新的需要开发的Web项目时，往往需要完成一些准备工作，例如，选择Web框架，做好项目的目录结构设计，连接配置数据库，连接和配置Redis/Kafka；甚至包括一些基础功能的实现和封装，包括 MySQL库增删查改操作的封装，登录功能以及登录token的验证等。这个过程通常被称为 项目初始化或 项目搭建。

一般来说，大部分项目都会用到这些基础功能，此时，我们会将这个搭建好的项目放到一个单独的代码仓库中，当需要开发新的项目时就从从这个代码仓库拉取代码，在这个项目代码的基础上继续开发。这种项目通常被称为 种子项目 或 模板项目。

每次从模板项目拉取代码时，都需要手动修改模板项目的名称。例如，将 template-project 改为 company-user-project 或 company-payment-project。甚至在使用 模板项目时，会有个性化的需求， 例如，company-user-project 需要使用MySQL数据库， company-payment-project需要使用MongoDB数据库。此时，我们可以进一步实现脚手架工具，通过可选配置的方式生成个性化的 模板项目 ，这样的工具我们通常称为 脚手架工具。

图：Spring initializr

自动化测试工程师在接到新需求时，也需要完成类似的项目初始化工作，例如，选择测试框架、设计目录结构、集成测试报告及各种主流的测试库等。此外，还要实现一些基础用例或封装一些通用操作，比如系统的注册、登录用例，封装随机数的生成，等等。这个过程被称为自动化项目搭建。

当我们搭建好了自动化测试项目，同样可以将其作为 模板项目 使用。然后，基于 模板项目，我们可以更加快速地编写自动化测试用例。

为什么要介绍这个概念，这是因为网上有大量的文章将 自动化测试项目搭建 叫作自动化测试框架开发，这显然是错误的认知，因为两者的角度和目的是不同的。

• 自动化测试项目搭建：服务于公司具体业务，为了更快速地编写业务的测试用例。

• 自动化测试框架开发：为了解决一类通用问题而开发设计的一种通用的能力，定义解决问题的方法和结构。

开发自动化测试框架的原因有很多，较为常见的如下。

1.提高开发效率

现有框架可能存在以下问题：

• 现有框架地使用过程中存在过多的第三方依赖，安装和配置比较烦琐。

• 使用复杂，测试工程师需要花费过多时间学习或适配。

通过开发更贴合需求的自动化测试框架，可以减少重复性劳动，提升开发效率。

2.满足特定类型需求

现有框架无法满足特定类型的业务的测试需求（例如，gRPC、Kafka的测试用例编写），需要在现有框架的基础上做更多的功能扩展和封装。

通过开发功能更加强大的框架，更好地解决现有业务类型的自动化测试需求。

3.提供更优的设计理念

提供更优的设计理念或创新技术实现。

• 创新性设计：基于新的架构或设计模式提供更高性能、更易扩展的解决方案。

• 领域驱动：专注于某一特定领域（如关键字驱动，数据驱动、方法链）的最佳实践。

4.提升团队协作

规范团队协作，提升开发体验和代码一致性。

• 框架可以规范团队的开发方式，减少个性化差异带来的协作成本。

• 提供标准化的工具链、模块和流程，确保团队代码质量和一致性。

当我们决定设计自动化测试框架时，通常有两个方向：从零开始设计 和基于单元测试框架二次开发。

1.从零开始设计

从零开始设计自动化测试框架，例如，针对一款编程语言，单元测试框架一般需要作为基础库被设计并集成到编程语言中。

标准化的测试结构。单元测试框架提供了一种统一的结构化方式，让开发者以一致的方式组织和运行测试。

• 生命周期方法: 通常框架会定义一套标准化的生命周期钩子，用于在每个测试方法执行前后进行资源管理：setUp/beforeEach: 在每个测试运行之前初始化测试环境（如创建测试数据、实例化对象）。 tearDown/afterEach: 在每个测试运行后清理资源（如关闭数据库连接、删除临时文件）。

• 测试方法的命名: 通常有特定约定。例如，以 test_ 开头（Python 的 unittest）或用 @Test 注解（Java 的 JUnit）。这种约定使得框架可以自动发现测试方法。

• 独立性: 每个测试方法应保持独立，不依赖其他测试。测试之间的隔离有助于更快地定位问题。

断言机制。断言（Assertions）是单元测试的核心，用于验证被测代码的行为是否符合预期。断言的作用如下：

• 独立性: 每个测试方法应保持独立，不依赖其他测试。测试之间的隔离有助于更快地定位问题。l 通过对输入和输出的验证，确保代码逻辑正确。

• 如果断言失败，则测试会立即终止并报告错误。

测试发现。测试发现是单元测试框架的一项重要功能，能够自动找到符合规范的测试。

框架会扫描特定的模块或文件夹，找到符合命名约定的方法。例如，在 Python 中，pytest 会自动发现以 test_ 开头的方法。在 Java 的 JUnit 中， @Test 注解标识的方被识别为测试方法。

测试套件和测试运行器。测试套件和运行器使得开发者可以高效地组织和执行测试。

• 测试套件（Test Suite）：测试套件是一个，用于将多个测试用例组合在一起运行。通过它我们可以方便地对测试用例进行分组管理。

• 测试运行器（Test Runner）：测试运行器负责执行测试并收集测试结果。

测试报告和结果反馈。测试报告用于展示测试的执行结果，帮助开发者快速了解代码的健康状态。测试结果的分类如下：

• 通过（Pass）: 测试正常完成且所有断言成功。

• 失败（Fail）: 测试未通过，某个断言失败。

• 错误（Error）: 测试执行过程中抛出了未预期的异常。

• 跳过（Skip/Ignore）: 测试因某些条件未被执行。

扩展：xUnit被认为是许多主流编程语言的单元测试框架的雏形和灵感来源。xUnit 是一种架构模式，最早由 Kent Beck 和 Erich Gamma 在 SUnit（alltalk 的单元测试框架）中提出，并成为了测试框架设计的标准。其设计思想和概念被广泛应用到其他语言中，例如 JUnit（Java）、NUnit（.NET）、pytest（Python）等。

2.基于单元测试框架二次开发

基于单元测试框架二次开发指在单元测试框架的基础上，更偏注重于扩展各种测试能力。

通常，单元测试框架已经提供了基础的测试能力，为了更好地支撑各种类型的测试，我们可以在此基础上进行扩展，以便于满足不同类型的需求。

基于单元测试框架二次开发的方向比较多，取决于基于框架设计的定位和目标。以下是常见的扩展功能。

数据驱动。数据驱动是自动化测试中最常见的功能之一，可以有效地减少样例代码的编写，提高测试用例编写的效率。

• 数据驱动装饰器：可以通过数据驱动装饰器来驱动测试测试用例（方法）， 例如，Seldom框架的 @data([]) 装饰器。

• 数据驱动文件：通过数据驱动文件读取不同类型的数据文件。例如，Seldom框架的 @data_file("https://blog.csdn.net/IT_LanTian/article/details/data/file.json")管理测试数据。

定制化测试报告。测试报告是自动化测试框架的非常重要的功能，我们需要对测试报告做一些定制化开发。

• 个性化测试样式和内容：例如，显示公司logo、人员个名称和角色等。

• 生成不同的报告类型：不同的运行模式需要不同的报告类型。例如，在本地执行需要HTML格式的报告，在CI/CD 或平台化执行需要XML、JSON格式的测试报告。

脚手架工具。集成脚手架工具，可以快速地生成 自动化测试项目模板。

关于自动化测试项目模板，文章的开头已经介绍，这里不再阐述。

集成消息功能。每个公司都有自己的通讯工具，邮件、钉钉、企微、飞书等。通过调用相关工具的API，实现发消息功能，可以让测试的运行结果更快地发送给相关人员。

3.集成各种测试库

基于框架的定位，可以集成不同类型的测试库，并对这些库进行二次开发，使框架的使用更加高效统一。

• Web UI测试：如果是为了实现Web UI自动化测试，那么可以集成 Selenium、Playwright等测试库，并对这些库的API进行二次封装。

• API 测试：如果是为支持接口测试，那么可以集成 Requests、webSocket、gRPC等测试库，并对这些库的API进行二次封装。

• App UI测试：如果是为了实现App UI自动化测试，那么可以集成 Appium、uiautomator2 等测试库，并对这些库的API进行二次封装。

自动化测试框架设计基本准则

1.独立的名字和版本管理

我们应该把框架当成一个独立的项目来进行开发、维护和升级。

首先，应该为框架起一个独立的名字，既可以以某个动物或植物命名，如Python（蟒蛇）或Lettuce（生菜）；也可以按照框架的本意命名，如，Robot Framework（自动化框架）或unittest（单元测试）；还可以是缩写合成词，如pytest = Python + Test、Appium = Application + Selenium等，关键是简单好记。

其次，框架应该有自己的版本号，推荐使用GNU风格的版本号命名。

格式：主版本号.子版本号[.修正版本号[.编译版本号]]

• 主版本号：重构版本。

• 子版本号：重大功能改进。

• 修正版本号：小升级或者bug修复。

• 编译版本号：一般是编译器在编译过程中自动生成的，我们只定义其格式，并不进行人为的控制。

最后，应该提供独立的框架安装包，比如，Python可使用 pip命令进行安装。

对于开源项目来说，也可以创建setup.py或pyproject.toml打包文件，将项目打包成.whl格式的文件，提交到pypi.org官方仓库。

2.具备通用性

作为一款框架，其定位和目标一定是解决一类通用问题并提供能力。

例如：数据驱动、 自动化发邮件、 生成随机数、 数据缓存、 命令行工具 这些都与具体公司业务无关，提供的是通用的能力。

3.清晰的定位和目标

自动化测试框架被设计的初衷一定是为了更好地解决某一类问题。在设计之初，我们应该有一个清晰的目标和定位。

从无到有地解决一类问题：xUnit在单元测试框架领域具有开创性意义。

更加简单地解决一类问题：Flask是一个使用Python编写的轻量级Web框架，通过它，我们可以只简单地编写几行代码就搭建一个Web服务。

提供更加强大且丰富的功能：Django是一个开放源代码的由Python编写的Web框架。

Django虽然学习成本较高，但是它提供了 ORM（关系对象映射）、Admin管理系统、模板系统、Cache系统、表单处理、会话（session）、国际化等功能，这些功能几乎都是开箱即用的，可以用来实现一个较为复杂的系统。

最后，当你要设计一个自动化测试框架的时候，不妨思考一下，设计目标是什么？为了解决什么问题？是否已经有更好的开源框架可以直接使用。

最后感谢每一个认真阅读我文章的人，看着粉丝一路的上涨和关注，礼尚往来总是要有的，虽然不是什么很值钱的东西，如果你用得到的话可以直接拿走！

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