Java 单元测试详解：从入门到实战，彻底掌握 JUnit 5 + Mockito + Spring Boot 测试技巧

作为一名 Java 开发工程师，你一定知道在软件开发中，代码的可维护性、可扩展性和质量保障是项目成功的关键。而单元测试（Unit Testing） 正是确保代码质量、提升开发效率、减少 Bug 的核心手段之一。

本文将带你全面掌握：

• 什么是单元测试？
• 为什么需要单元测试？
• Java 常用的单元测试框架（JUnit 5、TestNG、Mockito）
• 如何为 Java 类、Spring Boot 项目编写单元测试
• 使用断言、Mock、Spy、参数化测试等高级技巧
• 最佳实践与常见误区

并通过丰富的代码示例和真实项目场景讲解，帮助你写出更规范、更高效、更易维护的 Java 单元测试代码。

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🧱 一、什么是单元测试？

✅ 单元测试（Unit Testing）定义：

单元测试是针对**最小可测试单元（通常是方法）**进行正确性验证的测试，通常由开发者编写，用于验证某个类或方法在特定输入下是否返回预期结果。

✅ 单元测试的特点：

特点 描述 自动化 无需人工执行，可自动运行 快速执行 单个测试用例执行时间极短 独立运行 不依赖外部系统（如数据库、网络） 可重复执行 每次运行结果一致 可集成CI/CD 与 Jenkins、GitLab CI、GitHub Actions 等集成 提高代码质量 减少 Bug、提升重构信心

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🔍 二、Java 常见的单元测试框架对比

框架 特点 JUnit 5 最主流的 Java 单元测试框架，支持 Java 8+，模块化设计 TestNG 支持数据驱动、依赖测试、并行测试，适合复杂测试场景 Mockito 用于模拟对象（Mock）、验证行为（Verify） PowerMock 可 Mock 静态方法、构造函数等（已逐渐被替代） AssertJ 提供更流畅的断言语法，增强可读性 Spring Boot Test 集成 JUnit + Mockito，支持 Spring 上下文加载

📌 推荐组合：JUnit 5 + Mockito + Spring Boot Test，适用于大多数 Java Web 项目。

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🧠 三、JUnit 5 核心概念与注解

✅ 常用注解：

注解 说明 @Test 表示一个测试方法 @BeforeEach 每个测试方法执行前执行 @AfterEach 每个测试方法执行后执行 @BeforeAll 所有测试方法执行前执行一次（静态方法） @AfterAll 所有测试方法执行后执行一次（静态方法） @DisplayName 设置测试类或方法的显示名称 @ParameterizedTest 参数化测试 @RepeatedTest 重复执行测试方法

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🧪 四、JUnit 5 实战示例

示例1：简单单元测试

import org.junit.jupiter.api.*;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;public class CalculatorTest { private Calculator calculator; @BeforeEach void setUp() { calculator = new Calculator(); } @Test @DisplayName(\"两个整数相加应返回正确结果\") void add_twoNumbers_returnsSum() { int result = calculator.add(2, 3); assertEquals(5, result, \"2+3 应该等于5\"); } @Test void divide_byZero_throwsException() { Exception exception = assertThrows(ArithmeticException.class, () -> { calculator.divide(10, 0); }); assertEquals(\"/ by zero\", exception.getMessage()); }}

示例2：参数化测试（@ParameterizedTest）

import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;import org.junit.jupiter.params.provider.CsvSource;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;class CalculatorTest { @ParameterizedTest @CsvSource({ \"2, 3, 5\", \"5, 5, 10\", \"0, 0, 0\" }) void add_withDifferentInputs_returnsCorrectResult(int a, int b, int expected) { Calculator calculator = new Calculator(); assertEquals(expected, calculator.add(a, b)); }}

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🧩 五、使用 Mockito 模拟对象（Mock）

✅ 什么是 Mock？

Mock 是指模拟对象的行为，在测试中避免依赖外部系统（如数据库、网络、第三方服务），从而实现快速、独立、可重复的测试。

示例：Mock 一个外部服务

import static org.mockito.Mockito.*;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;class OrderServiceTest { @Test void placeOrder_callsPaymentServiceOnce() { PaymentService mockPayment = mock(PaymentService.class); OrderService orderService = new OrderService(mockPayment); orderService.placeOrder(100.0); verify(mockPayment, times(1)).charge(100.0); }}

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🧪 六、Spring Boot 单元测试实战

示例：Spring Boot Controller 单元测试（MockMvc）

import org.junit.jupiter.api.Test;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.boot.test.autoconfigure.web.servlet.WebMvcTest;import org.springframework.test.web.servlet.MockMvc;import static org.springframework.test.web.servlet.request.MockMvcRequestBuilders.*;import static org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers.*;@WebMvcTest(UserController.class)class UserControllerTest { @Autowired private MockMvc mockMvc; @Test void getUserById_returnsUserJson() throws Exception { mockMvc.perform(get(\"/users/1\"))  .andExpect(status().isOk())  .andExpect(jsonPath(\"$.name\").value(\"Tom\")); }}

示例：Service 层单元测试（注入 Mock）

import org.junit.jupiter.api.Test;import org.junit.jupiter.api.extension.ExtendWith;import org.mockito.InjectMocks;import org.mockito.Mock;import org.mockito.junit.jupiter.MockitoExtension;import static org.mockito.Mockito.*;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;@ExtendWith(MockitoExtension.class)class UserServiceTest { @Mock private UserRepository userRepository; @InjectMocks private UserService userService; @Test void getUserById_returnsUserFromRepository() { when(userRepository.findById(1L)).thenReturn(new User(\"Tom\")); User user = userService.getUserById(1L); assertNotNull(user); assertEquals(\"Tom\", user.getName()); verify(userRepository, times(1)).findById(1L); }}

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🧱 七、单元测试最佳实践

实践 描述 一个测试方法只测一个功能 保证测试单一职责 测试命名清晰、有语义 如 shouldReturnTrue_whenInputIsEven 使用断言库（JUnit、AssertJ） 提高可读性 使用 Mock 避免外部依赖 提高测试速度与稳定性 覆盖核心逻辑和边界条件 包括 null、异常、边界值等 使用参数化测试减少重复代码 提高测试覆盖率 在 CI/CD 中集成测试 确保每次提交都运行测试 使用覆盖率工具（Jacoco） 查看测试覆盖率 测试前准备、测试后清理 使用 @BeforeEach、@AfterEach 使用 @SpringBootTest 进行集成测试 验证完整流程

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🚫 八、常见误区与注意事项

误区 正确做法 单元测试依赖数据库 应使用 Mock 或内存数据库 测试方法不命名规范 应使用 shouldXXX_whenXXX 命名 不断言直接 return 必须使用 assertEquals、assertTrue 等断言 测试类没有注解 应使用 @ExtendWith 或 @SpringBootTest 忽略异常测试 应使用 assertThrows 测试异常 一个测试方法测多个功能 应拆分为多个测试方法 不使用参数化测试 导致重复代码 不使用断言库 代码可读性差 不在 CI 中运行测试 容易漏测 不使用覆盖率工具 无法评估测试质量

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📊 九、总结：Java 单元测试核心知识点一览表

内容 说明 单元测试定义 针对最小单元（方法）进行测试 主流框架 JUnit 5、Mockito、Spring Boot Test 断言机制 assertEquals、assertTrue、assertThrows Mock 技术 使用 Mockito 模拟对象 参数化测试 @ParameterizedTest Spring Boot 测试 @WebMvcTest、@DataJpaTest、@SpringBootTest 最佳实践 命名规范、单一职责、Mock 依赖、CI 集成 注意事项 不依赖外部系统、使用断言、测试覆盖率

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📎 十、附录：Java 单元测试常用技巧速查表

技巧 示例 初始化测试类 @ExtendWith(MockitoExtension.class) 模拟对象 @Mock、@InjectMocks 断言相等 assertEquals(expected, actual) 断言异常 assertThrows(Exception.class, () -> method()) 参数化测试 @ParameterizedTest + @CsvSource 验证调用次数 verify(mock, times(1)).method() Spring Boot 控制器测试 @WebMvcTest + MockMvc 数据层测试 @DataJpaTest 集成测试 @SpringBootTest 测试覆盖率 使用 Jacoco 或 IntelliJ 内置工具

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