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name: python-testing
description: 使用 pytest、TDD 方法论、测试夹具（Fixtures）、模拟（Mocking）、参数化（Parametrization）以及覆盖率要求的 Python 测试策略。
origin: ECC

Python 测试模式（Python Testing Patterns）

使用 pytest、测试驱动开发（TDD）方法论和最佳实践的 Python 应用程序综合测试策略。

何时激活

• 编写新的 Python 代码时（遵循 TDD：红、绿、重构）
• 为 Python 项目设计测试套件时
• 审查 Python 测试覆盖率时
• 搭建测试基础设施时

核心测试哲学

测试驱动开发 (TDD)

始终遵循 TDD 循环：

1. **红（RED）**：为期望的行为编写一个失败的测试 2. **绿（GREEN）**：编写最少的代码使测试通过 3. **重构（REFACTOR）**：在保持测试通过的同时改进代码

# 步骤 1：编写失败的测试 (红)
def test_add_numbers():
    result = add(2, 3)
    assert result == 5

# 步骤 2：编写最简实现 (绿)
def add(a, b):
    return a + b

# 步骤 3：如果需要则进行重构 (重构)

覆盖率要求

• **目标**：80% 以上的代码覆盖率
• **关键路径**：要求 100% 覆盖率
• 使用 `pytest --cov` 来衡量覆盖率

pytest --cov=mypackage --cov-report=term-missing --cov-report=html

pytest 基础

基本测试结构

import pytest

def test_addition():
    """测试基本的加法。"""
    assert 2 + 2 == 4

def test_string_uppercase():
    """测试字符串转大写。"""
    text = "hello"
    assert text.upper() == "HELLO"

def test_list_append():
    """测试列表追加。"""
    items = [1, 2, 3]
    items.append(4)
    assert 4 in items
    assert len(items) == 4

断言（Assertions）

# 相等
assert result == expected

# 不等
assert result != unexpected

# 真值性 (Truthiness)
assert result  # 为真 (Truthy)
assert not result  # 为假 (Falsy)
assert result is True  # 严格为 True
assert result is False  # 严格为 False
assert result is None  # 严格为 None

# 成员关系
assert item in collection
assert item not in collection

# 比较
assert result > 0
assert 0 <= result <= 100

# 类型检查
assert isinstance(result, str)

# 异常测试 (推荐方法)
with pytest.raises(ValueError):
    raise ValueError("error message")

# 检查异常消息
with pytest.raises(ValueError, match="invalid input"):
    raise ValueError("invalid input provided")

# 检查异常属性
with pytest.raises(ValueError) as exc_info:
    raise ValueError("error message")
assert str(exc_info.value) == "error message"

测试夹具 (Fixtures)

基本夹具用法

import pytest

@pytest.fixture
def sample_data():
    """提供示例数据的夹具。"""
    return {"name": "Alice", "age": 30}

def test_sample_data(sample_data):
    """使用该夹具进行测试。"""
    assert sample_data["name"] == "Alice"
    assert sample_data["age"] == 30

带有设置/拆卸 (Setup/Teardown) 的夹具

@pytest.fixture
def database():
    """带有设置和拆卸功能的夹具。"""
    # 设置 (Setup)
    db = Database(":memory:")
    db.create_tables()
    db.insert_test_data()

    yield db  # 提供给测试函数

    # 拆卸 (Teardown)
    db.close()

def test_database_query(database):
    """测试数据库操作。"""
    result = database.query("SELECT * FROM users")
    assert len(result) > 0

夹具作用域 (Scopes)

# 函数作用域 (默认) - 每个测试运行一次
@pytest.fixture
def temp_file():
    with open("temp.txt", "w") as f:
        yield f
    os.remove("temp.txt")

# 模块作用域 - 每个模块运行一次
@pytest.fixture(scope="module")
def module_db():
    db = Database(":memory:")
    db.create_tables()
    yield db
    db.close()

# 会话作用域 - 整个测试会话运行一次
@pytest.fixture(scope="session")
def shared_resource():
    resource = ExpensiveResource()
    yield resource
    resource.cleanup()

带有参数的夹具

@pytest.fixture(params=[1, 2, 3])
def number(request):
    """参数化夹具。"""
    return request.param

def test_numbers(number):
    """测试将运行 3 次，每个参数一次。"""
    assert number > 0

使用多个夹具

@pytest.fixture
def user():
    return User(id=1, name="Alice")

@pytest.fixture
def admin():
    return User(id=2, name="Admin", role="admin")

def test_user_admin_interaction(user, admin):
    """使用多个夹具进行测试。"""
    assert admin.can_manage(user)

自动使用 (Autouse) 夹具

@pytest.fixture(autouse=True)
def reset_config():
    """在每个测试之前自动运行。"""
    Config.reset()
    yield
    Config.cleanup()

def test_without_fixture_call():
    # reset_config 自动运行
    assert Config.get_setting("debug") is False

用于共享夹具的 Conftest.py

# tests/conftest.py
import pytest

@pytest.fixture
def client():
    """所有测试共享的夹具。"""
    app = create_app(testing=True)
    with app.test_client() as client:
        yield client

@pytest.fixture
def auth_headers(client):
    """为 API 测试生成认证头。"""
    response = client.post("/api/login", json={
        "username": "test",
        "password": "test"
    })
    token = response.json["token"]
    return {"Authorization": f"Bearer {token}"}

参数化 (Parametrization)

基本参数化

@pytest.mark.parametrize("input,expected", [
    ("hello", "HELLO"),
    ("world", "WORLD"),
    ("PyThOn", "PYTHON"),
])
def test_uppercase(input, expected):
    """使用不同输入运行 3 次测试。"""
    assert input.upper() == expected

多个参数

@pytest.mark.parametrize("a,b,expected", [
    (2, 3, 5),
    (0, 0, 0),
    (-1, 1, 0),
    (100, 200, 300),
])
def test_add(a, b, expected):
    """使用多个输入测试加法。"""
    assert add(a, b) == expected

使用 ID 进行参数化

@pytest.mark.parametrize("input,expected", [
    ("valid@email.com", True),
    ("invalid", False),
    ("@no-domain.com", False),
], ids=["valid-email", "missing-at", "missing-domain"])
def test_email_validation(input, expected):
    """使用可读的测试 ID 测试电子邮件验证。"""
    assert is_valid_email(input) is expected

参数化夹具

@pytest.fixture(params=["sqlite", "postgresql", "mysql"])
def db(request):
    """针对多个数据库后端进行测试。"""
    if request.param == "sqlite":
        return Database(":memory:")
    elif request.param == "postgresql":
        return Database("postgresql://localhost/test")
    elif request.param == "mysql":
        return Database("mysql://localhost/test")

def test_database_operations(db):
    """测试将运行 3 次，每个数据库一次。"""
    result = db.query("SELECT 1")
    assert result is not None

标记 (Markers) 与测试选择

自定义标记

# 标记慢速测试
@pytest.mark.slow
def test_slow_operation():
    time.sleep(5)

# 标记集成测试
@pytest.mark.integration
def test_api_integration():
    response = requests.get("https://api.example.com")
    assert response.status_code == 200

# 标记单元测试
@pytest.mark.unit
def test_unit_logic():
    assert