单元测试作为保证软件质量及重构的基础，早已获得广大开发人员的认可。单元测试是一种细粒度的测试，越来越多的开发人员在提交功能模块时也同时提交相应的单元测试。对于大多数开发人员来讲，编写单元测试已经成为开发过程中必须的流程和最佳实践。

对普通的逻辑组件编写单元测试是一件容易的事情，由于逻辑组件通常只需要内存资源，因此，设置好输入输出即可编写有效的单元测试。对于稍微复杂一点的组件，例如Servlet，我们可以自行编写模拟对象，以便模拟HttpRequest和HttpResponse等对象，或者，使用EasyMock之类的动态模拟库，可以对任意接口实现相应的模拟对象，从而对依赖接口的组件进行有效的单元测试。

在J2EE开发中，对DAO组件编写单元测试往往是一件非常复杂的任务。和其他组件不通，DAO组件通常依赖于底层数据库，以及JDBC接口或者某个ORM框架（如Hibernate），对DAO组件的测试往往还需引入事务，这更增加了编写单元测试的复杂性。虽然使用EasyMock也可以模拟出任意的JDBC接口对象，或者ORM框架的主要接口，但其复杂性往往非常高，需要编写大量的模拟代码，且代码复用度很低，甚至不如直接在真实的数据库环境下测试。不过，使用真实数据库环境也有一个明显的弊端，我们需要准备数据库环境，准备初始数据，并且每次运行单元测试后，其数据库现有的数据将直接影响到下一次测试，难以实现“即时运行，反复运行”单元测试的良好实践。

本文针对DAO组件给出一种较为合适的单元测试的编写策略。在JavaEE开发网的开发过程中，为了对DAO组件进行有效的单元测试，我们采用HSQLDB这一小巧的纯Java数据库作为测试时期的数据库环境，配合Ant，实现了自动生成数据库脚本，测试前自动初始化数据库，极大地简化了DAO组件的单元测试的编写。

在Java领域，JUnit作为第一个单元测试框架已经获得了最广泛的应用，无可争议地成为Java领域单元测试的标准框架。本文以最新的JUnit 4版本为例，演示如何创建对DAO组件的单元测试用例。

JavaEEdev的持久层使用Hibernate 3.2，底层数据库为MySQL。为了演示如何对DAO进行单元测试，我们将其简化为一个DAOTest工程：

由于将Hibernate的Transaction绑定在Thread上，因此，HibernateUtil类负责初始化SessionFactory以及获取当前的Session：

public class HibernateUtil {

private static final SessionFactory sessionFactory;

static {

try {

sessionFactory = new AnnotationConfiguration()

.configure()

.buildSessionFactory();

}

catch(Exception e) {

throw new ExceptionInInitializerError(e);

}

} public static Session getCurrentSession() {

return sessionFactory.getCurrentSession();

}

}

HibernateUtil还包含了一些辅助方法，如：

 public static Object query(Class clazz, Serializable id);
 public static void createEntity(Object entity);
 public static Object queryForObject(String hql, Object[] params);
 public static List queryForList(String hql, Object[] params); 

在此不再多述。

实体类User使用JPA注解，代表一个用户：

  @Entity
 @Table(name="T_USER")
 public class User {
 public static final String REGEX_USERNAME = "[a-z0-9][a-z0-9\\-]{1,18}[a-z0-9]";
 public static final String REGEX_PASSWORD = "[a-f0-9]{32}";
 public static final String REGEX_EMAIL = "([0-9a-zA-Z]([-.\\w]*[0-9a-zA-Z])*@([0-9a-zA-Z][-\\w]*[0-9a-zA-Z]\\.)+[a-zA-Z]{2,9})"; private String username;     // 用户名 
 private String password;     // MD5口令 
 private boolean admin;       // 是否是管理员 
 private String email;        // 电子邮件 
 private int emailValidation; // 电子邮件验证码 
 private long createdDate;    // 创建时间 
 private long lockDate;       // 锁定时间 public User() {} public User(String username, String password, boolean admin, long lastSignOnDate) {
 this.username = username;
 this.password = password;
 this.admin = admin;
 } @Id
 @Column(updatable=false, length=20)
 @Pattern(regex=REGEX_USERNAME)
 public String getUsername() { return username; }
 public void setUsername(String username) { this.username = username; } @Column(nullable=false, length=32)
 @Pattern(regex=REGEX_PASSWORD)
 public String getPassword() { return password; }
 public void setPassword(String password) { this.password = password; } @Column(nullable=false, length=50)
 @Pattern(regex=REGEX_EMAIL)
 public String getEmail() { return email; }
 public void setEmail(String email) { this.email = email; } @Column(nullable=false)
 public boolean getAdmin() { return admin; }
 public void setAdmin(boolean admin) { this.admin = admin; } @Column(nullable=false, updatable=false)
 public long getCreatedDate() { return createdDate; }
 public void setCreatedDate(long createdDate) { this.createdDate = createdDate; } @Column(nullable=false)
 public int getEmailValidation() { return emailValidation; }
 public void setEmailValidation(int emailValidation) { this.emailValidation = emailValidation; } @Column(nullable=false)
 public long getLockDate() { return lockDate; }
 public void setLockDate(long lockDate) { this.lockDate = lockDate; } @Transient
 public boolean getEmailValidated() { return emailValidation==0; } @Transient
 public boolean getLocked() {
 return !admin && lockDate>0 && lockDate>System.currentTimeMillis();
 }
 } 

实体类PasswordTicket代表一个重置口令的请求：

  @Entity
 @Table(name="T_PWDT")
 public class PasswordTicket {
 private String id;
 private User user;
 private String ticket;
 private long createdDate; @Id
 @Column(nullable=false, updatable=false, length=32)
 @GeneratedValue(generator="system-uuid")
 @GenericGenerator(name="system-uuid", strategy="uuid")
 public String getId() { return id; }
 protected void setId(String id) { this.id = id; } @ManyToOne
 @JoinColumn(nullable=false, updatable=false)
 public User getUser() { return user; }
 public void setUser(User user) { this.user = user; } @Column(nullable=false, updatable=false, length=32)
 public String getTicket() { return ticket; }
 public void setTicket(String ticket) { this.ticket = ticket; } @Column(nullable=false, updatable=false)
 public long getCreatedDate() { return createdDate; }
 public void setCreatedDate(long createdDate) { this.createdDate = createdDate; }
 } 

UserDao接口定义了对用户的相关操作：

 public interface UserDao {
 User queryForSignOn(String username);
 User queryUser(String username);
 void createUser(User user);
 void updateUser(User user);
 boolean updateEmailValidation(String username, int ticket);
 String createPasswordTicket(User user);
 boolean updatePassword(String username, String oldPassword, String newPassword);
 boolean queryResetPassword(User user, String ticket);
 boolean updateResetPassword(User user, String ticket, String password);
 void updateLock(User user, long lockTime);
 void updateUnlock(User user);
 } 

UserDaoImpl是其实现类：

 public class UserDaoImpl implements UserDao {
 public User queryForSignOn(String username) {
 User user = queryUser(username);
 if(user.getLocked())
 throw new LockException(user.getLockDate());
 return user;
 } public User queryUser(String username) {
 return (User) HibernateUtil.query(User.class, username);
 } public void createUser(User user) {
 user.setEmailValidation((int)(Math.random() * 1000000) + 0xf);
 HibernateUtil.createEntity(user);
 }
 // 其余方法略 
 ...
 } 

由于将Hibernate事务绑定在Thread上，因此，实际的客户端调用DAO组件时，还必须加入事务代码：

 Transaction tx = HibernateUtil.getCurrentSession().beginTransaction();
 try {
 dao.xxx();
 tx.commit();
 }
 catch(Exception e) {
 tx.rollback();
 throw e;
 } 
下面，我们开始对DAO组件编写单元测试。前面提到了HSQLDB这一小巧的纯Java数据库。HSQLDB除了提供完整的JDBC驱动以及事务支持外，HSQLDB还提供了进程外模式（与普通数据库类似）和进程内模式（In-Process），以及文件和内存两种存储模式。我们将HSQLDB设定为进程内模式及仅使用内存存储，这样，在运行JUnit测试时，可以直接在测试代码中启动HSQLDB。测试完毕后，由于测试数据并没有保存在文件上，因此，不必清理数据库。 
 此外，为了执行批量测试，在每个独立的DAO单元测试运行前，我们都执行一个初始化脚本，重新建立所有的表。该初始化脚本是通过HibernateTool自动生成的，稍后我们还会讨论。下图是单元测试的执行顺序：
 
  在编写测试类之前，我们首先准备了一个TransactionCallback抽象类，该类通过Template模式将DAO调用代码通过事务包装起来：
 public abstract class TransactionCallback {
public final Object execute() throws Exception {
Transaction tx = HibernateUtil.getCurrentSession().beginTransaction();
try {
Object r = doInTransaction();
tx.commit();
return r;
}
catch(Exception e) {
tx.rollback();
throw e;
}
}
// 模板方法： 
protected abstract Object doInTransaction() throws Exception;
} 
 其原理是使用JDK提供的动态代理。由于JDK的动态代理只能对接口代理，因此，要求DAO组件必须实现接口。如果只有具体的实现类，则只能考虑CGLIB之类的第三方库，在此我们不作更多讨论。
  下面我们需要编写DatabaseFixture，负责启动HSQLDB数据库，并在@Before方法中初始化数据库表。该DatabaseFixture可以在所有的DAO组件的单元测试类中复用：
 public class DatabaseFixture {
private static Server server = null; // 持有HSQLDB的实例 
private static final String DATABASE_NAME = "javaeedev"; // 数据库名称 
private static final String SCHEMA_FILE = "schema.sql"; // 数据库初始化脚本 
private static final List initSqls = new ArrayList(); @BeforeClass // 启动HSQLDB数据库 
public static void startDatabase() throws Exception {
if(server!=null)
return;
server = new Server();
server.setDatabaseName(0, DATABASE_NAME);
server.setDatabasePath(0, "mem:" + DATABASE_NAME);
server.setSilent(true);
server.start();
try {
Class.forName("org.hsqldb.jdbcDriver");
}
catch(ClassNotFoundException cnfe) {
throw new RuntimeException(cnfe);
}
LineNumberReader reader = null;
try {
reader = new LineNumberReader(new InputStreamReader(DatabaseFixture.class.getClassLoader().getResourceAsStream(SCHEMA_FILE)));
for(;;) {
String line = reader.readLine();
if(line==null) break;
// 将text类型的字段改为varchar(2000)，因为HSQLDB不支持text： 
line = line.trim().replace(" text ", " varchar(2000) ").replace(" text,", " varchar(2000),");
if(!line.equals(""))
initSqls.add(line);
}
}
catch(IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
finally {
if(reader!=null) {
try { reader.close(); } catch(IOException e) {}
}
}
} @Before // 执行初始化脚本 
public void initTables() {
for(String sql : initSqls) {
executeSQL(sql);
}
}static Connection getConnection() throws SQLException {
return DriverManager.getConnection("jdbc:hsqldb:mem:" + DATABASE_NAME, "sa", "");
}static void close(Statement stmt) {
if(stmt!=null) {
try {
stmt.close();
}
catch(SQLException e) {}
}
}static void close(Connection conn) {
if(conn!=null) {
try {
conn.close();
}
catch(SQLException e) {}
}
}static void executeSQL(String sql) {
Connection conn = null;
Statement stmt = null;
try {
conn = getConnection();
boolean autoCommit = conn.getAutoCommit();
conn.setAutoCommit(true);
stmt = conn.createStatement();
stmt.execute(sql);
conn.setAutoCommit(autoCommit);
}
catch(SQLException e) {
log.warn("Execute failed: " + sql + "\nException: " + e.getMessage());
}
finally {
close(stmt);
close(conn);
}
}public static Object createProxy(final Object target) {
return Proxy.newProxyInstance(
target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
public Object invoke(Object proxy, final Method method, final Object[] args) throws Throwable {
return new TransactionCallback() {
@Override
protected Object doInTransaction() throws Exception {
return method.invoke(target, args);
}
}.execute();
}
}
);
}
} 
 注意DatabaseFixture的createProxy()方法，它将一个普通的DAO对象包装为在事务范围内执行的代理对象，即对于一个普通的DAO对象的方法调用前后，自动地开启事务并根据异常情况提交或回滚事务。
  下面是UserDaoImpl的单元测试类：
 public class UserDaoImplTest extends DatabaseFixture {
private UserDao userDao = new UserDaoImpl();
private UserDao proxy = (UserDao)createProxy(userDao); @Test
public void testQueryUser() {
User user = newUser("test");
proxy.createUser(user);
User t = proxy.queryUser("test");
assertEquals(user.getEmail(), t.getEmail());
}
} 
 注意到UserDaoImplTest持有两个UserDao引用，userDao是普通的UserDaoImpl对象，而proxy则是将userDao进行了事务封装的对象。
由于UserDaoImplTest从DatabaseFixture继承，因此，@Before方法在每个@Test方法调用前自动调用，这样，每个@Test方法执行前，数据库都是一个经过初始化的“干净”的表。 
 对于普通的测试，如UserDao.queryUser()方法，直接调用proxy.queryUser()即可在事务内执行查询，获得返回结果。
  对于异常测试，例如期待一个ResourceNotFoundException，就不能直接调用proxy.queryUser()方法，否则，将得到一个UndeclaredThrowableException：
  
 这是因为通过反射调用抛出的异常被代理类包装为UndeclaredThrowableException，因此，对于异常测试，只能使用原始的userDao对象配合TransactionCallback实现：