JUnit 5 單元測試實戰：從入門到規範的完整指南

為什麼需要單元測試框架？

傳統 main 方法測試痛點：需手動調用、人工比對結果、無法批量執行、無報告統計。JUnit 解決了自動化執行、斷言驗證、生命周期管理、測試報告生成等核心需求。

一、JUnit 5 核心註解速查

二、斷言 API 核心用法

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

@Test
void assertionDemo() {
    // 相等性斷言
    assertEquals(4, 2 + 2, "基本加法驗證");
    assertEquals("hello", "HELLO".toLowerCase());
    
    // 精度比較（浮點數）
    assertEquals(3.14159, Math.PI, 0.00001);
    
    // 引用同一性
    String s1 = "test";
    String s2 = s1;
    assertSame(s1, s2);
    
    // 條件斷言
    assertTrue(List.of(1,2,3).contains(2));
    assertFalse("".isEmpty());
    
    // 空值檢查
    assertNull(null);
    assertNotNull(new Object());
    
    // 異常斷言（JUnit 5 新特性）
    assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> {
        throw new IllegalArgumentException("參數非法");
    });
    
    // 多條斷言組合（全部執行、匯總報錯）
    assertAll("用戶對象驗證",
        () -> assertEquals("張三", user.getName()),
        () -> assertTrue(user.getAge() > 18)
    );
}

三、測試命名與組織規範

1. 類命名：被測類名 + Test（如 UserServiceTest）
2. 方法命名：test + 被測方法名 + _場景_預期結果（如 testLogin_success_whenCredentialsValid）
3. 包結構：鏡像主代碼包結構，放在 src/test/java

四、完整實戰案例：文件讀取與排序服務測試

@DisplayName("文件處理服務測試")
class FileProcessorTest {

    private static final Path TEST_FILE = Path.of("target/test-data/input.txt");
    private FileProcessor processor;

    @BeforeAll
    static void setupClass() throws IOException {
        // 創建測試文件
        Files.createDirectories(TEST_FILE.getParent());
        Files.writeString(TEST_FILE, "3\n1\n2\n");
    }

    @AfterAll
    static void tearDownClass() throws IOException {
        Files.deleteIfExists(TEST_FILE);
    }

    @BeforeEach
    void setUp() {
        processor = new FileProcessor();
    }

    @Test
    @DisplayName("正確讀取文件並按升序排序")
    void readAndSort_validFile_returnsSortedList() throws IOException {
        List<Integer> result = processor.readAndSort(TEST_FILE);
        assertEquals(List.of(1, 2, 3), result);
    }

    @Test
    @DisplayName("文件不存在時拋出異常")
    void readAndSort_fileNotFound_throwsException() {
        Path notExist = Path.of("not-exist.txt");
        assertThrows(IOException.class, () -> processor.readAndSort(notExist));
    }

    @ParameterizedTest  // 參數化測試 JUnit 5 新特性
    @ValueSource(strings = {"", "   ", "\n\t"})
    @DisplayName("空白文件返回空列表")
    void readAndSort_blankFile_returnsEmptyList(String content) throws IOException {
        Path temp = Files.createTempFile("blank-", ".txt");
        Files.writeString(temp, content);
        assertTrue(processor.readAndSort(temp).isEmpty());
        Files.deleteIfExists(temp);
    }
}

五、進階技巧

• 參數化測試：@ParameterizedTest + @ValueSource/@CsvSource/@MethodSource 減少重複代碼。
• 嵌套測試：@Nested 內部類組織相關測試場景。
• 標籤過濾：@Tag("slow") 標記慢測試，CI 階段排除。
• 測試模板：@TestTemplate 定義可擴展測試模板。

六、最佳實踐總結

掌握 JUnit 5 的現代特性與規範實踐，能構建高可維護性的測試套件，為重構與持續交付提供安全網。