4. 单元测试设计原则

写单元测试最容易被忽视的一点是：测试代码和产品代码一样，需要被设计。一个能通过、但读起来费劲、改起来牵一发动全身的测试，长期看是负债而不是资产。本节围绕三条主线展开：用 FIRST 原则判断一个测试是否“合格”，用 Given-When-Then 结构组织测试体，用命名与重构让测试自解释。

FIRST 原则：判断测试质量的五把尺子

FIRST 是五个英文单词的首字母缩写，分别对应单元测试应具备的五项属性：Fast（快速）、Isolated（隔离）、Repeatable（可重复）、Self-validating（自验证）、Timely（及时）。它不是语法规则，而是评审测试时的检查清单。

• Fast（快速）：单个测试应在毫秒级完成，整个测试类通常在数百毫秒内跑完。一旦测试依赖真实数据库、网络或文件系统，速度会骤降，开发者就会减少运行频率，反馈闭环随之断裂。
• Isolated（隔离）：测试之间不能有顺序依赖，也不能共享可变状态。每个测试自己准备数据、自己清理，单独运行与批量运行结果一致。
• Repeatable（可重复）：在任何机器、任何时间运行都应得到相同结果。依赖当前时间、随机数、时区、环境变量的测试，必须把这些不确定性显式注入。
• Self-validating（自验证）：测试必须用断言自动判定通过或失败，而不是靠人看日志、看控制台输出。没有断言的测试等于没有测试。
• Timely（及时）：测试应在产品代码之前或同时编写。事后补测往往只覆盖“已经写出来的实现”，容易漏掉边界条件。

下面这张图把 FIRST 五项属性与常见的“反模式信号”对应起来，便于在评审时快速定位问题。

Given-When-Then：把测试体切成三段

Given-When-Then（简称 GWT）源自行为驱动开发，本质是把一个测试方法拆成三个语义段落：Given 描述前置状态与输入，When 描述被触发的那个动作，Then 描述期望的可观察结果。它解决的是“测试体一长就分不清哪句是准备、哪句是断言”的问题。

以“订单满 100 元减 20 元”的折扣计算为例，用 JUnit 5 与 AssertJ 写出来大致如下：

@Test
void should_discount_20_when_order_amount_reaches_100() {
    // Given：订单金额 100 元，折扣规则为满 100 减 20
    Order order = new Order(new BigDecimal("100.00"));
    DiscountRule rule = new ThresholdDiscountRule(
            new BigDecimal("100.00"), new BigDecimal("20.00"));

    // When：对订单应用折扣规则
    BigDecimal payable = rule.apply(order);

    // Then：应付金额为 80 元
    assertThat(payable).isEqualByComparingTo("80.00");
}

三段之间用空行分隔，是社区里非常有效的可读性约定。它带来的直接好处是：评审时一眼能看出“准备了几件事、触发了什么、验证了什么”。如果 Given 段超过五六行，通常说明被测对象依赖过多，应该先重构产品代码或引入测试夹具（Fixture）。

测试命名：让失败信息自己说话

测试失败时，最先看到的是方法名。命名质量直接决定排障速度。推荐使用 should_期望结果_when_触发条件 或 方法名_场景_期望结果 这类结构化命名，把“行为、条件、结果”三要素写进名字里。

命名之外，还有几处高频的可读性重构点：把魔法数字提取为具名常量；把重复的 Given 段抽成 @BeforeEach 或私有工厂方法；用参数化测试（@ParameterizedTest）替代复制粘贴的多个相似用例；断言尽量使用 AssertJ 的链式 API，让失败信息包含实际值与期望值。

一个可复用的测试用例模板

把上述原则落成模板，团队新人可以直接套用。下面这份模板覆盖了命名、结构、断言与边界四类要素，可直接作为代码评审的检查依据。

/**
 * 被测对象：ThresholdDiscountRule
 * 场景：订单金额达到阈值
 * 期望：按固定额度减免
 */
@Test
void should_discount_20_when_amount_reaches_100() {
    // Given
    Order order = new Order(new BigDecimal("100.00"));
    DiscountRule rule = new ThresholdDiscountRule(
            new BigDecimal("100.00"), new BigDecimal("20.00"));

    // When
    BigDecimal payable = rule.apply(order);

    // Then
    assertThat(payable).isEqualByComparingTo("80.00");
}

// 边界用例：金额恰好低于阈值，不应减免
@Test
void should_not_discount_when_amount_below_100() {
    Order order = new Order(new BigDecimal("99.99"));
    DiscountRule rule = new ThresholdDiscountRule(
            new BigDecimal("100.00"), new BigDecimal("20.00"));

    BigDecimal payable = rule.apply(order);

    assertThat(payable).isEqualByComparingTo("99.99");
}