Python 中如何实现参数化测试？

之前，我曾转过一个单元测试框架系列的文章，里面介绍了 unittest、nose/nose2 与 pytest 这三个最受人欢迎的 Python 测试框架。

本文想针对测试中一种很常见的测试场景，即参数化测试，继续聊聊关于测试的话题，并尝试将这几个测试框架串联起来，做一个横向的比对，加深理解。

1、什么是参数化测试？

对于普通测试来说，一个测试方法只需要运行一遍，而参数化测试对于一个测试方法，可能需要传入一系列参数，然后进行多次测试。

比如，我们要测试某个系统的登录功能，就可能要分别传入不同的用户名与密码，进行测试：使用包含非法字符的用户名、使用未注册的用户名、使用超长的用户名、使用错误的密码、使用合理的数据等等。

参数化测试是一种“数据驱动测试”（Data-Driven Test），在同一个方法上测试不同的参数，以覆盖所有可能的预期分支的结果。它的测试数据可以与测试行为分离，被放入文件、数据库或者外部介质中，再由测试程序读取。

2、参数化测试的实现思路？

通常而言，一个测试方法就是一个最小的测试单元，其功能应该尽量地原子化和单一化。

先来看看两种实现参数化测试的思路：一种是写一个测试方法，在其内部对所有测试参数进行遍历；另一种是在测试方法之外写遍历参数的逻辑，然后依次调用该测试方法。

这两种思路都能达到测试目的，在简单业务中，没有毛病。然而，实际上它们都只有一个测试单元，在统计测试用例数情况，或者生成测试报告的时候，并不乐观。可扩展性也是个问题。

那么，现有的测试框架是如何解决这个问题的呢？

它们都借助了装饰器，主要的思路是：利用原测试方法（例如 test()），来生成多个新的测试方法（例如 test1()、test2()……），并将参数依次赋值给它们。

由于测试框架们通常把一个测试单元统计为一个“test”，所以这种“由一生多”的思路相比前面的两种思路，在统计测试结果时，就具有很大的优势。

3、参数化测试的使用方法？

Python 标准库中的unittest自身不支持参数化测试，为了解决这个问题，有人专门开发了两个库：一个是ddt，一个是parameterize。

ddt 正好是“Data-Driven Tests”（数据驱动测试）的缩写。典型用法：

import unittest
from ddt import ddt,data,unpack

@ddt
class MyTest(unittest.TestCase):
    @data((3, 1), (-1, 0), (1.2, 1.0))
    @unpack
    def test_values(self, first, second):
        self.assertTrue(first > second)

unittest.main(verbosity=2)

运行的结果如下：

test_values_1__3__1_ (__main__.MyTest) ... ok
test_values_2___1__0_ (__main__.MyTest) ... FAIL
test_values_3__1_2__1_0_ (__main__.MyTest) ... ok

==================================================
FAIL: test_values_2___1__0_ (__main__.MyTest)
--------------------------------------------------
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python36\lib\site-packages\ddt.py", line 145, in wrapper
    return func(self, *args, **kwargs)
  File "C:/Users/pythoncat/PycharmProjects/study/testparam.py", line 9, in test_values
    self.assertTrue(first > second)
AssertionError: False is not true

----------------------------------------------
Ran 3 tests in 0.001s

FAILED (failures=1)

结果显示有 3 个 tests，并详细展示了运行状态以及断言失败的信息。

需要注意的是，这 3 个 test 分别有一个名字，名字中还携带了其参数的信息，而原来的 test_values 方法则不见了，已经被一拆为三。

在上述例子中，ddt 库使用了三个装饰器（@ddt、@data、@unpack），实在是很丑陋。下面看看相对更好用的 parameterized 库：

import unittest
from parameterized import parameterized

class MyTest(unittest.TestCase):
    @parameterized.expand([(3,1), (-1,0), (1.5,1.0)])
    def test_values(self, first, second):
        self.assertTrue(first > second)

unittest.main(verbosity=2) 

测试结果如下：

test_values_0 (__main__.MyTest) ... ok
test_values_1 (__main__.MyTest) ... FAIL
test_values_2 (__main__.MyTest) ... ok

=========================================
FAIL: test_values_1 (__main__.MyTest)
-----------------------------------------
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python36\lib\site-packages\parameterized\parameterized.py", line 518, in standalone_func
    return func(*(a + p.args), **p.kwargs)
  File "C:/Users/pythoncat/PycharmProjects/study/testparam.py", line 7, in test_values
    self.assertTrue(first > second)
AssertionError: False is not true

----------------------------------------
Ran 3 tests in 0.000s

FAILED (failures=1)

这个库只用了一个装饰器 @parameterized.expand，写法上可就清爽多了。

同样提醒下，原来的测试方法已经消失了，取而代之的是三个新的测试方法，只是新方法的命名规则与 ddt 的例子不同罢了。

介绍完 unittest，接着看已经死翘翘了的nose以及新生的nose2。nose 系框架是带了插件（plugins）的 unittest，以上的用法是相通的。

另外，nose2 中还提供了自带的参数化实现：

import unittest
from nose2.tools import params

@params(1, 2, 3)
def test_nums(num):
    assert num < 4

class Test(unittest.TestCase):
    @params((1, 2), (2, 3), (4, 5))
    def test_less_than(self, a, b):
    assert a < b

最后，再来看下 pytest 框架，它这样实现参数化测试：

import pytest

@pytest.mark.parametrize("first,second", [(3,1), (-1,0), (1.5,1.0)])
def test_values(first, second):
    assert(first > second)

测试结果如下：

==================== test session starts ====================
platform win32 -- Python 3.6.1, pytest-5.3.1, py-1.8.0, pluggy-0.13.1
rootdir: C:\Users\pythoncat\PycharmProjects\study collected 3 items

testparam.py .F
testparam.py:3 (test_values[-1-0])
first = -1, second = 0

    @pytest.mark.parametrize("first,second", [(3,1), (-1,0), (1.5,1.0)])
    def test_values(first, second):
>       assert(first > second)
E       assert -1 > 0

testparam.py:6: AssertionError
.                                                         [100%]

========================= FAILURES ==========================
_________________________ test_values[-1-0] _________________________

first = -1, second = 0

    @pytest.mark.parametrize("first,second", [(3,1), (-1,0), (1.5,1.0)])
    def test_values(first, second):
>       assert(first > second)
E       assert -1 > 0

testparam.py:6: AssertionError
===================== 1 failed, 2 passed in 0.08s =====================
Process finished with exit code 0

依然要提醒大伙注意，pytest 也做到了由一变三，然而我们却看不到有新命名的方法的信息。这是否意味着它并没有产生新的测试方法呢？或者仅仅是把新方法的信息隐藏起来了？

4、最后小结

上文中介绍了参数化测试的概念、实现思路，以及在三个主流的 Python 测试框架中的使用方法。我只用了最简单的例子，为的是快速科普（言多必失）。

但是，这个话题其实还没有结束。对于我们提到的几个能实现参数化的库，抛去写法上大同小异的区别，它们在具体代码层面上，又会有什么样的差异呢？

具体来说，它们是如何做到把一个方法变成多个方法，并且将每个方法与相应的参数绑定起来的呢？在实现中，需要解决哪些棘手的问题？