测试 Tornado 应用程序的最佳实践和工具

Tornado 以其非阻塞 I/O 和异步功能而闻名，是一个用于构建实时 Web 应用程序的强大框架。然而，由于其异步特性，测试 Tornado 应用程序带来了独特的挑战。在本博客中，我们将探讨有效测试 Tornado 应用程序的最佳实践和工具，并提供演示来说明这些概念。

为什么测试 Tornado 应用程序与众不同呢？

测试 Tornado 应用程序需要特别注意处理异步代码，异步代码不像同步代码那样以简单、线性的方式执行。这意味着您需要确保您的测试可以有效地处理或模拟异步行为。

测试 Tornado 应用程序的最佳实践

1. 使用 Tornado 的内置测试工具
2. Tornado 附带一个 tornado.testing 模块，该模块提供用于测试异步代码的实用程序。该模块包括 AsyncTestCase，它是 unittest.TestCase 的子类，旨在支持测试异步方法。
3. 模拟外部依赖项
4. 测试 Tornado 应用程序时，模拟外部服务（例如数据库、API 或文件系统）以确保测试是独立且确定的，这一点至关重要。您可以使用 unittest.mock 或 pytest-mock 等库来实现此目的。
5. 使用协程进行测试
6. Tornado 广泛使用协程，您的测试应该能够处理它们。tornado.testing 中的 gen_test 装饰器允许您编写可以运行协程的测试用例。
7. 确保测试隔离
8. 每个测试都应独立于其他测试，以避免副作用。这可以通过正确设置和拆除测试环境来实现，确保测试之间没有共享状态。
9. 利用 Fixtures 实现可重用的测试组件
10. 使用 Fixtures 创建可在多个测试用例中使用的可重用组件。这有助于减少代码重复并确保测试设置的一致性。
11. 使用不同的 Tornado 版本进行测试
12. 如果您的应用程序需要支持多个 Tornado 版本，最好针对这些版本运行测试以确保兼容性。
13. 
    

用于测试 Tornado 应用程序的工具

1. tornado.testing
2. 这是 Tornado 的内置测试模块，提供测试异步代码的工具。它与 Python 的 unittest 框架无缝集成。
3. pytest-tornado
4. pytest-tornado 是 pytest 的一个插件，为测试 Tornado 应用程序（尤其是异步代码）提供支持。
5. 模拟（mock）库
6. unittest.mock、pytest-mock 和 responses 等工具对于模拟测试中的外部依赖关系至关重要。
7. tox
8. tox 是一种在多个环境中运行测试的工具，它有助于确保您的应用程序在不同的 Tornado 版本和 Python 解释器中运行。

演示：测试简单的 Tornado 应用程序

让我们来看看测试基本 Tornado 应用程序的演示。

示例 Tornado 应用程序

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    async def get(self):
        self.write("Hello, Tornado!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

这个简单的 Tornado 应用程序监听端口 8888，并在访问根 URL 时返回“Hello, Tornado!”。

编写测试

import tornado.testing
import tornado.web
from tornado.web import Application


class TestMainHandler(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def get_app(self):
        return Application([
            (r"/", MainHandler),
        ])


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_get(self):
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/"))
        self.assertEqual(response.code, 200)
        self.assertEqual(response.body.decode(), "Hello, Tornado!")


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. AsyncHTTPTestCase：这是一个特定于 Tornado 的测试用例，它启动 HTTP 服务器并允许您向其发出请求。
2. get_app()：此方法被重写以返回您要测试的 Tornado 应用程序。
3. gen_test：gen_test 装饰器允许您编写异步测试用例。test_get 方法获取根 URL 并检查响应代码和正文。
4. 
   

演示：模拟外部依赖项

假设我们的 Tornado 应用程序进行外部 API 调用。以下是在测试中模拟它的方法：

扩展的 Tornado 应用程序

import tornado.ioloop
import tornado.web
import httpx


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    async def get(self):
        async with httpx.AsyncClient() as client:
            response = await client.get("https://api.example.com/data")
        self.write(response.json())


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
    ])

在测试中模拟 API 调用

from unittest import mock
import tornado.testing


class TestMainHandler(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def get_app(self):
        return Application([
            (r"/", MainHandler),
        ])


    @mock.patch("httpx.AsyncClient.get")
    @tornado.testing.gen_test
    async def test_get(self, mock_get):
        mock_get.return_value.json.return_value = {"message": "mocked response"}
        
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/"))
        self.assertEqual(response.code, 200)
        self.assertEqual(response.body.decode(), '{"message": "mocked response"}')


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. mock.patch：此装饰器用于将 httpx.AsyncClient.get 方法替换为返回预定义对象的 mock响应。
2. mock_get.return_value.json.return_value：这指定了模拟的返回值，模拟 API 响应。
3. 
   

以下是一些其他演示，重点介绍测试 Tornado 应用程序的不同方面，包括测试错误处理、使用装置和测试 WebSockets。

演示 1：测试错误处理

在此演示中，我们将测试 Tornado 应用程序如何处理错误，例如 404 Not Found 和 500 Internal Server Error。

具有错误处理功能的 Tornado 应用程序示例

import tornado.ioloop
import tornado.web


class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    async def get(self):
        raise tornado.web.HTTPError(500)


class NotFoundHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def prepare(self):
        self.set_status(404)
        self.write("Page not found!")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/", MainHandler),
        (r"/not-found", NotFoundHandler),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

编写错误处理测试

import tornado.testing
import tornado.web


class TestErrorHandling(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def get_app(self):
        return tornado.web.Application([
            (r"/", MainHandler),
            (r"/not-found", NotFoundHandler),
        ])


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_internal_server_error(self):
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/"), raise_error=False)
        self.assertEqual(response.code, 500)
        self.assertIn("Internal Server Error", response.body.decode())


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_not_found(self):
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/not-found"), raise_error=False)
        self.assertEqual(response.code, 404)
        self.assertEqual(response.body.decode(), "Page not found!")


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. raise_error=False：默认情况下，Tornado 的 HTTP 客户端将对非 2xx 响应引发异常。设置 raise_error=False 允许您直接检查响应代码和正文。
2. test_internal_server_error：此测试验证服务器是否返回 500 状态代码和适当的错误消息。
3. test_not_found：此测试检查 404 状态代码并确保返回正确的错误消息。

演示 2：使用 Fixtures 设置数据库连接

在此演示中，我们将使用 Fixtures 设置和拆除数据库连接，以测试与数据库交互的 Tornado 应用程序。

具有数据库交互的 Tornado 应用程序示例

mport tornado.ioloop
import tornado.web
import sqlite3


class DBHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def initialize(self, db):
        self.db = db


    async def get(self):
        cursor = self.db.cursor()
        cursor.execute("SELECT * FROM users WHERE id=1")
        user = cursor.fetchone()
        self.write({"user": user})


def make_app(db):
    return tornado.web.Application([
        (r"/", DBHandler, dict(db=db)),
    ])


if __name__ == "__main__":
    db = sqlite3.connect(":memory:")
    db.execute("CREATE TABLE users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)")
    db.execute("INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, 'Alice')")
    
    app = make_app(db)
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

使用 Fixtures 编写测试

import tornado.testing
import tornado.web
import sqlite3


class TestDBHandler(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def setUp(self):
        super().setUp()
        self.db = sqlite3.connect(":memory:")
        self.db.execute("CREATE TABLE users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)")
        self.db.execute("INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, 'Alice')")


    def tearDown(self):
        self.db.close()
        super().tearDown()


    def get_app(self):
        return tornado.web.Application([
            (r"/", DBHandler, dict(db=self.db)),
        ])


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_get_user(self):
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/"))
        self.assertEqual(response.code, 200)
        self.assertIn("Alice", response.body.decode())


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. setUp：此方法在每次测试前调用。它设置内存中的 SQLite 数据库并创建必要的表和数据。
2. teaDown：此方法在每次测试后调用，以关闭数据库连接。
3. test_get_user：此测试验证应用程序是否正确地从数据库中检索用户数据。

演示 3：测试 Tornado WebSockets

在此演示中，我们将通过在测试用例中模拟 WebSocket 客户端来测试 Tornado WebSocket 应用程序。

示例 Tornado WebSocket 应用程序

import tornado.ioloop
import tornado.web
import tornado.websocket


class EchoWebSocket(tornado.websocket.WebSocketHandler):
    def open(self):
        print("WebSocket opened")


    def on_message(self, message):
        self.write_message(f"Echo: {message}")


    def on_close(self):
        print("WebSocket closed")


def make_app():
    return tornado.web.Application([
        (r"/ws", EchoWebSocket),
    ])


if __name__ == "__main__":
    app = make_app()
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

为 WebSocket 编写测试

import tornado.testing
import tornado.websocket
import tornado.ioloop


class TestWebSocket(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def get_app(self):
        return tornado.web.Application([
            (r"/ws", EchoWebSocket),
        ])


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_websocket_echo(self):
        ws_url = self.get_url("/ws").replace("http", "ws")
        ws = await tornado.websocket.websocket_connect(ws_url)
        
        message = "Hello, WebSocket!"
        ws.write_message(message)
        
        response = await ws.read_message()
        self.assertEqual(response, f"Echo: {message}")


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. websocket_connect：Tornado 的这个实用函数允许您连接到 WebSocket 服务器并与其交互。
2. test_websocket_echo：此测试通过 WebSocket 发送消息并验证服务器是否正确回显该消息。

演示 4：使用多个 Tornado 配置进行参数化测试

在此演示中，我们将执行参数化测试以确保我们的 Tornado 应用程序在不同配置下正常运行。

具有可配置设置的示例 Tornado 应用程序

import tornado.ioloop
import tornado.web


class ConfigurableHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def initialize(self, config):
        self.config = config


    async def get(self):
        self.write(f"Config: {self.config}")


def make_app(config):
    return tornado.web.Application([
        (r"/", ConfigurableHandler, dict(config=config)),
    ])


if __name__ == "__main__":
    config = {"version": "1.0"}
    app = make_app(config)
    app.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

编写参数化测试

import tornado.testing
import tornado.web
import pytest


@pytest.mark.parametrize("config", [
    {"version": "1.0"},
    {"version": "2.0"},
    {"version": "3.0"}
])
class TestConfigurableHandler(tornado.testing.AsyncHTTPTestCase):
    def get_app(self):
        return tornado.web.Application([
            (r"/", ConfigurableHandler, dict(config=self.config)),
        ])


    def initialize(self, config):
        self.config = config


    @tornado.testing.gen_test
    async def test_get_config(self):
        response = await self.http_client.fetch(self.get_url("/"))
        self.assertEqual(response.code, 200)
        self.assertIn(f"Config: {self.config['version']}", response.body.decode())


if __name__ == "__main__":
    tornado.testing.main()

解释

1. @pytest.mark.parametrize：此装饰器允许您使用不同的参数集运行相同的测试。
2. initialize：initialize 方法用于在每次测试之前设置配置。
3. test_get_config：此测试验证应用程序是否根据参数返回正确的配置。

这些演示展示了 Tornado 应用程序的各种测试策略，从错误处理和数据库交互到 WebSockets 和参数化测试。通过采用这些技术，您可以确保您的 Tornado 应用程序经过全面测试并准备好投入生产。由于 Tornado 应用程序具有异步特性，因此测试它需要特别注意。通过遵循最佳实践并利用正确的工具，您可以确保您的 Tornado 应用程序强大且可靠。无论您是使用 Tornado 的内置测试实用程序还是与其他测试工具集成，这些策略都将帮助您对应用程序在不同场景中的行为建立信心。