测试驱动开发（TDD）中，开发者经常使用模拟对象进行系统设计，模拟对象到底是什么呢？部分模拟对象和全部模拟对象又是什么呢？模拟对象真的让人又爱又恨吗？让我们以Objective-C测试框架OCMock来探个究竟。
模拟对象设计
模拟对象可以解决两种问题。第一种是（它们也是因此而提出的）用于设计测试驱动开发的测试类。想象一下，你已经完成了第一个测试，并知道了一些关于第一个类的API的信息。你的测试调用了新类的方法，你知道，应该从它们协作者之一种抓取一些信息。问题是，协作者尚不存在，而你又不想放弃这个已经设计出来的并开始测试的类。
此时，你可以创建一个模拟对象代表这个尚未“出生”的协作者。你可以设定你想要通过该“协作者”测试调用对象的期望值，而且，如果需要的话，还可以返回一个可以测试控制的值。你的测试可以验证你所期望调用的方法是否真的被调用了，如果没有，则测试失败。
在这种情况下，模拟对象就像一台VCR，只是没有上世纪八十年代的矮胖的造型和易受损的磁带。测试期间，模拟对象会记录你发送给它的每一条消息。然后，可以通过重放与消息列表做比较来看是不是你所需要的。就像用VCR，如果你想要看的是小精灵2(Gremlins 2)，但是记录的却是上半年的新闻和欢乐酒店(Cheers)，这就让人较为失望。
关键的部分是，你实际上并不需要建立真正的协作对象。事实上，你完全不需要关心它是怎么实施的。唯一需要关注的是它需要返回的消息，这样就可以验证他们是否被发送了。实际上，模拟对象可以让你觉得说，“我知道，在某些时候，我会考虑这一点，但我不希望因此而分心。” 对于测试驱动开发者，这就像一个待办事项清单一样清晰。
让我们来看一个例子。假设书呆子Ranch发现了市场上对博物馆库存管理App的需求。通常博物馆收藏了大量的文物，他们需要了解所有的库存，并能按主题，国家，年代等在画廊组织展览。关于库存的需求类似如下：
作为策展人，我想知道所有需要展出的文物，这样我就可以给我的游客们讲故事了。
我会写一个可以提供一个所有文物的清单的库存类用来测试。当然，磁盘上还有其他类也存储了所有的文物，但是我不关心他们是如何工作的，我只要创建一个库存接口的模拟对象。我的测试类如下：
@implementation BNRMuseumInventoryTests
- (void)testArtefactsAreRetrievedFromTheStore
{
//Assemble
id store = [OCMockObject mockForProtocol:@protocol(BNRInventoryStore)];
BNRMuseumInventory *inventory = [[BNRMuseumInventory alloc] initWithStore:store];
NSArray *expectedArtefacts = @[@"An artefact"];
[[[store expect] andReturn:expectedArtefacts] fetchAllArtefacts];
//Act
NSArray *allArtefacts = [inventory allArtefacts];
//Assert
XCTAssertEqualObjects(allArtefacts, expectedArtefacts);
[store verify];
}
@end
为了让这个类编译通过，我需要创建BNRMuseumInventory类和它的initWithStore：和allArtefacts方法。
@interface BNRMuseumInventory : NSObject
- (id)initWithStore:(id <BNRInventoryStore>)store;
- (NSArray *)allArtefacts;
@end
@implementation BNRMuseumInventory
- (id)initWithStore:(id <BNRInventoryStore>)store
{
return nil;
}
- (NSArray *)allArtefacts
{
return nil;
}
@end
我还要定义BNRInventoryStore协议及其-fetchAllArtefacts方法，但我现在还不需要实现它们。为什么要我将它定义为一个协议，而不是另一个类？是为了提高灵活性：我知道我想发送给BNRInventoryStore的消息，但我并不需要关心它是如何处理这些消息的。使用协议能让我灵活的处理实现存储的方法：只要它能响应我所关心的消息，它可以是任何类型的类。
@protocol BNRInventoryStore <NSObject>
- (NSArray *)fetchAllArtefacts;
@end
现在有足够的信息让编译器来编译和运行测试，但它还是不能通过。
Test Case '-[BNRMuseumInventoryTests testArtefactsAreRetrievedFromTheStore]' started.
/Users/leeg/BNRMuseumInventory/BNRMuseumInventory Tests/BNRMuseumInventoryTests.m:91: error: -[BNRMuseumInventoryTests testArtefactsAreRetrievedFromTheStore] : ((allArtefacts) equal to (expectedArtefacts)) failed: ("(null)") is not equal to ("(
"An artefact"
)")
<unknown>:0: error: -[BNRMuseumInventoryTests testArtefactsAreRetrievedFromTheStore] : OCMockObject[BNRInventoryStore]: expected method was not invoked: fetchAllArtefacts
// snip more output
在测试中断言检测到期待的文物集合并未返回，fetchAllArtefacts方法没有被调用，模拟对象验证失败。只有修复这两个问题，我们才可以通过测试。
@implementation BNRMuseumInventory
{
id <BNRInventoryStore> _store;
}
- (id)initWithStore:(id <BNRInventoryStore>)store
{
self = [super init];
if (self)
{
_store = store;
}
return self;
}
- (NSArray *)allArtefacts
{
return [_store fetchAllArtefacts];
}
@end
模拟一体化
第二种使用模拟对象的方法是使用外部代码，如苹果的框架或第三方库，进行一体化。模拟对象可以简化使用框架所带来的复杂性，因为测试并不需要搭建一个成熟的环境，只需确保我们的应用程序能连接到该环境中的一小部分。这种使用模拟对象的模式叫做谦卑对象（Humble Object）。
继续VCR的比喻，我们并没有设计一个与框架交互的类，但我们要检查我们是否遵守了他们规定的规则。就像了你买了一台VHS录像机，但你不需要知道磁带的类型，你只能使用VHS录像带，因为这是厂家规定的。同样的，我们可以告诉我们的模拟对象，期望值是VHS磁带，所以如果我们给它一个录像带Betamax，测试将会失败。
回到我们的博物馆例子中，当应用程序启动时，首先应该看到的是博物馆所有文物的清单，这可以使用UIKit设置窗口的根视图控制器来实现。但是要设置整个窗口的测试环境，会非常慢且复杂，所以我们用一个模拟对象替换窗口。
- (void)testFirstScreenIsTheListOfAllArtefacts
{
BNRAppDelegate *appDelegate = [[BNRAppDelegate alloc] init];
id window = [OCMockObject mockForClass:[UIWindow class]];
appDelegate.window = window;
[[window expect] setRootViewController:[OCMArg checkWithBlock:^(id viewController) {
return [viewController isKindOfClass:[BNRAllArtefactsTableViewController class]];
}]];
[appDelegate application:nil didFinishLaunchingWithOptions:nil];
[window verify];
}
@end
为了使这个测试通过，须实现应用程序的委托方法。
@implementation BNRAppDelegate
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)options
{
self.window.rootViewController = [[BNRAllArtefactsTableViewController alloc] initWithStyle:UITableViewStyleGrouped];
return YES;
}
@end
完全模拟
该例子中，还有另外一个需求：当加载一个UIKit的应用程序时：包含初始视图控制器的窗口必须是主要且可见的。我们可以添加一个测试表达这一要求。请注意，由于这个测试和之前的测试使用的是相同的对象，该构造函数可以被分解成一个setup方法。
@implementation BNRAppDelegateTests
{
BNRAppDelegate *_appDelegate;
id _window;
}
- (void)setUp
{
_appDelegate = [[BNRAppDelegate alloc] init];
_window = [OCMockObject mockForClass:[UIWindow class]];
appDelegate.window = _window;
}
- (void)testWindowIsMadeKeyAndVisible
{
[[_window expect] makeKeyAndVisible];
[_appDelegate application:nil didFinishLaunchingWithOptions:nil];
[_window verify];
}
- (void)testFirstScreenIsTheListOfArtefacts
{
[[_window expect] setRootViewController:[OCMArg checkWithBlock:^(id viewController) {
return [viewController isKindOfClass:[BNRAllArtefactsTableViewController class]];
}];
[_appDelegate application:nil didFinishLaunchingWithOptions:nil];
[_window verify];
}
@end
现在我们遇到了一个棘手的问题。新测试失败的原因有两个：预期的makeKeyAndVisible消息没有被发送，却正在发送一个意外的消息setRootViewController：.在 [BNRAppDelegate application：didFinishLaunchingWithOptions：]方法中添加 -makeKeyAndVisible消息 -表示两个测试都失败了，因为模拟窗口对象在每个测试都接收了一个未期待的方法。
完全模拟可以解决这个问题。完全模拟对象可记录它接收到的所有消息，就像一个普通的模拟消息对象，包括不期待的消息。这就像说，“我想记录星际旅行的那个情节：航海者，但如果在这之前有天气预报，我也不介意”，它忽略了额外的信息，并且不考虑导致测试失败的消息。
我们可以在setUp方法中把这个测试的模拟窗口改成一个完全模拟。
- (void)setUp
{
_appDelegate = [[BNRAppDelegate alloc] init];
_window = [OCMockObject niceMockForClass:[UIWindow class]];
appDelegate.window = _window;
}
现在，它可以改变应用程序的委托，这样两个测试都可以通过。
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)options
{
self.window.rootViewController = [[BNRAllArtefactsTableViewController alloc] initWithStyle:UITableViewStyleGrouped];
[self.window makeKeyAndVisible];
return YES;
}
部分模拟
有时候，你并不需要用模拟取代所有对象的行为。你只是想消除一些依赖或复杂的行为，并在你要测试的方法使用其结果。你可以创建一个子类，并重写复杂的方法，此时使用部分模拟会更容易。部分模拟作为真正的对象的代理，截取了部分消息，但是仍然可以使用那些没有被替换的消息的实现方法。
再回到我们的博物馆库存的App例子中，策展人需要将文物的原产地作为筛选条件。这意味着需要所有的文物清单，并对这些对象做一些测试，而我们所做的是使allArtefacts方法与库存对象进行沟通。但这并不是我们在本次测试需要关心的事情：我们要专注于筛选，且不重复我们在之前已经完成的测试工作。使用库存对象的部分模拟就可以让我们去掉桩对象的那部分。这个测试类也会影响文物数据模型的设计。
@implementation BNRMuseumInventoryTests
{
BNRMuseumInventory *_inventory; //created in -setUp
}
//...
- (void)testArtefactsCanBeFilteredByCountryOfOrigin
{
id romanPot = [OCMockObject mockForProtocol:@protocol(BNRArtefact)];
[[[romanPot stub] andReturn:@"Italy"] countryOfOrigin];
id greekPot = [OCMockObject mockForProtocol:@protocol(BNRArtefact)];
[[[greekPot stub] andReturn:@"Greece"] countryOfOrigin];
id partialInventory = [OCMockObject partialMockForObject:_inventory];
[[[partialInventory stub] andReturn:@[romanPot, greekPot]] allArtefacts];
NSArray *greekArtefacts = [partialInventory artefactsFromCountry:@"Greece"];
XCTAssertTrue([greekArtefacts containsObject:greekPot]);
XCTAssertFalse([greekArtefacts containsObject:romanPot]);
}
@end
在上面的测试中，我用OCMock的-stub方法，而不是-expect方法。该方法告诉模拟对象处理该消息并返回指定的值（如果有），但不设置该测试稍后需验证的消息的期望值。我可以通过artefactsFromCountry的返回值来辨别代码是否有用，我并不需要关心如何实现（但如果你担心硬编码的一些作弊行为，譬如：通常都会返回集合中的最后一个对象，你可以简单地添加更多的测试）。
这个测试告诉我们一些关于BNRArtefact协议的事情。
- (NSString *)countryOfOrigin;
@end
现在就可以创建artfactsFromCountry：方法。
- (NSArray *)artefactsFromCountry:(NSString *)country
{
NSArray *artefacts = [self allArtefacts];
NSIndexSet *locationsOfMatchingArtefacts = [artefacts indexesOfObjectsPassingTest:^(id <BNRArtefact> anArtefact, NSUInteger idx, BOOL *stop){
return [[anArtefact countryOfOrigin] isEqualToString:country];
}];
return [artefacts objectsAtIndexes:locationsOfMatchingArtefacts];
}
结论
当你构建应用程序的测试驱动时，模拟对象能帮助你集中注意力。他们让你专注于你现在正在做的测试，同时推迟对你未创建对象的测试。他们让你专注于你正在测试的对象的部分，忽略你已经测试过或尚未测试的东西。他们还让你专注于你自己的代码，用简单的类代替复杂的框架类。
如果你由文中VCR想到了你家的那部录音机，那它估计已经到了进博物馆的年纪了，而我们刚刚写的文物库存管理应用程序，它会在那找到一个舒适的家。
