基于 Appium 的 Android UI 自动化测试

柔情只为你懂 2024-02-18 19:48 78阅读 0赞

自动化测试是研发人员进行质量保障的重要一环，良好的自动化测试机制能够让开发者及早发现编码中的逻辑缺陷，将风险前置。日常研发中，由于快速迭代的原因，我们经常需要在各个业务线上进行主流程回归测试，目前这种测试大部分由人工进行，费时费力，重复劳动多。如果能将UI自动化测试与主流程回归结合到一起，一方面保证了代码质量，另一方面大大节约人力成本，可谓一举两得。

#### 为什么需要UI自动化测试 ####

原因主要是以下三点：

*  保证质量——及早发现代码缺陷，风险前置。
 *  减少重复劳动，节约人力——快速迭代中经常需要进行主流程回归，测试完整个主流程，需要耗费相当大的人力成本。
 *  统一标准——每个人对测试用例以及业务理解程度不同，标准可能存在不一致。

#### 进行UI自动化测试面临的问题 ####

*  工具选择。
 *  降低对后端的依赖，避免因为测试环境后端不稳定导致的测试失败。
 *  整合测试用例，增加复用，降低用例维护成本。

#### 自动化测试工具对比 ####

业界UI测试工具发展迅速，目前有Robotium、Appium、Espresso、UIAutomator、Calabash等等，其中在Android中应用最广泛的当属UIAutomator、Robotium、Appium。

下面列表比较说明：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>UIAutomator</th> 
   <th>Robotium</th> 
   <th>Appium</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>支持平台</td> 
   <td>Android</td> 
   <td>Android，H5</td> 
   <td>Android，iOS，H5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>脚本语言</td> 
   <td>Java</td> 
   <td>Java</td> 
   <td>Almost any</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否支持无源码测试</td> 
   <td>Yes</td> 
   <td>Yes</td> 
   <td>Yes</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>支持API级别</td> 
   <td>16+</td> 
   <td>All</td> 
   <td>All</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

除了Android、Hybrid类型的App，Appium还可以在iOS设备上运行。加上之前组内有同事做过Appium方面的分享，在这方面有一定的基础，所以最终我们选择了Appium。

#### 接口稳定性与数据可变性 ####

业务特性决定我们的case在运行过程中会经常向后端请求数据，然后根据后端接口返回的数据决定页面元素展示。因此，有两个难点是必须克服的：

1.  后端接口稳定性  
    测试环境并不像线上，能在7x24内保持稳定。业务接口经常出现因所依赖的外部环境异常而请求失败的情况，以往处理这种情形，我们能做的事情往往很有限，最糟糕的就是必须要等待第三方修改完成后，才能继续我们的测试。因此，如何保持接口稳定，将成为UI自动化测试不得不面对的问题。
2.  测试数据配置与保存  
    克服了1中提到的接口稳定难点后，仍然要面对第二个难点——频繁修改配置以适应测试用例的条件。举个例子，对于闪惠业务，用例里面会对于商户配置的多种情况进行测试（无优惠、有优惠未开始、仅有闪惠优惠、有闪惠和团购、闪惠打折、闪惠赠品等），这里面的条件是复杂多变的。如果每一次进行测试前，都由执行测试人在商户后台登录后手动修改配置，将耗费巨大的人力成本。因此我们势必找出一条途径，将这种繁琐的配置过程自动化。

#### 接入Appmock ####

> 注：使用Appmock，需建立在App底层网络请求模块已经具备切换mock地址的功能的基础上。

Appmock是美团点评平台组制作的非常优秀的mock工具，其前身是美团点评同事张文东所编写的wendong.dp（仅供美团点评内部使用）。在Appmock上可以进行网络请求的查看与mock。那么，是否可以让我们的自动化测试用例在运行时访问Appmock，获取预设的mock数据呢？做过相关App开发的同事都知道，在App中这是很容易实现的，只要访问某个特定HTTP链接进行注册即可。

###### Appmock使用界面 ######

![Appmock使用界面][Appmock]

由此，“后端接口稳定性”的问题，在Appmock的帮助下就解决了，如果把后端数据直接配置在Appmock上，请求失败的概率就微乎其微。即便如此，仍然要面临频繁修改配置的需求，只不过是把修改的操作从商家后台页面转移到了mock系统。有没有什么方法，可以让修改配置的操作自动化进行呢？

在研读过Appmock的源码后，我们想到，可以自己搭建一个mock-server，把不同阶段的mock数据保存在数据库中，并且开放出网络接口，用来切换各个测试用例所需的mock数据。具体的系统结构如下图所示。

![mock.png][]

上图描述了一次用例运行的简要过程，事前需要在数据库中准备好测试数据，mock-server基于Appmock，使用NodeJS进行二次开发完成。

#### 编写测试用例 ####

为了简化用例编写，减少开发与维护的工作量，使用Page Object模式进行用例开发。

Page Object定义为抽象页面的对象，通过对页面功能的封装，进行相应操作。它的优点是：

*  减少重复代码，增加复用性。
 *  提高代码可读性、稳定性。
 *  易于维护。

![framework.png][]

UI自动化测试框架的编写方式类似于MVC架构，我们将测试用例中的业务逻辑、各个页面间的元素以及测试数据相分离后独立编写，以下均用排队业务的主流程举例。

##### 测试类组成 #####

测试类的组成包括`setUp()`，`tearDown()`方法以及各个测试用例`testXXXX()`，所有的测试用例必须以小写test开头，如正常排号下的`testQueueNormalQueue()`：

@Before
    public void setUp() throws Exception {
        File apk = new File(APK_NOVA);
        DesiredCapabilities capabilities = DesiredCapabilities.android();
        capabilities.setCapability("device", Platform.ANDROID);
        capabilities.setCapability(CapabilityType.VERSION, "5.1");
        ……       // capabilities各个常量字段
        driver = new AndroidDriver<AndroidElement>(new URL("http://127.0.0.1:4723/wd/hub"), capabilities);
        splashScreen = new SplashScreen(driver);
        mainPage = new MainPage(driver);
        ……       // Page Object初始化
    }
    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        driver.quit();
    }
    @Test
    public void testQueueNormalQueue() {
        // 略
    }

测试用例中不用直接对页面元素进行操作，我们所要做的事情仅仅是业务层面的逻辑，包括表单数据的提交、页面按钮的点击跳转等等。

##### 页面类编写 #####

页面类的编写采用Page Object模式，包括页面中会使用到的元素、页面元素的操作方法集以及页面元素的检验方法集。  
所有的`Page`子类均继承`BasePage`父类，它要做的事情很简单，无非就是1个`driver`，2个`driverWait`用于延时加载的等待时间，以及页面元素的初始化：

public class BasePage {
        private static final int TIMEOUT = 1;             // short timeout for web-element
        private static final int TIMEOUT_LONG = 10;       // long timeout for web-element
        public AndroidDriver<AndroidElement> driver;
        public WebDriverWait driverWait;
        public WebDriverWait driverLongWait;
        public BasePage(AndroidDriver<AndroidElement> driver) {
            this.driver = driver;
            this.driverWait = new WebDriverWait(this.driver, TIMEOUT);
            this.driverLongWait = new WebDriverWait(this.driver, TIMEOUT_LONG);
            PageFactory.initElements(this.driver, this);  // 这句非常重要，如果不写的话尽管编译不会报错，但是后面要说的页面元素在运行时一个都找不到
        }
    }

然后是各个`Page`子类的实现方法：

public class ShopInfoPage extends BasePage {
        public ShopInfoPage(AndroidDriver<AndroidElement> driver) {
            super(driver);
        }
        …… // 页面元素 @FindBy
        …… // 操作方法，比如login()、clickXXXXXXButton()、gotoXXXXXXPage()
        …… // 检验方法，比如checkLoaded()、checkLoginSuccess()、checkQueue_LoginReadyQueue()
    }

Page子类的元素定位我们使用`@FindBy`注解方式进行统一的管理。

元素定位最基本的方法就是使用`id/name/class`等，如果不行的话就用相对复杂却无所不能的`xpath`，如：

// 点击登录按钮
    @FindBy(id = "login_tip")
    private WebElement clickLoginButton;
    
    
    // MAPI域名输入框
    @FindBy(xpath = "//*[contains(@resource-id, 'id/mapi_item')]//*[contains(@resource-id, 'id/debug_domain')]")
    private WebElement mapiDomainText;

Page中的操作和检验方法调用已经封装好的BaseUtils中的方法，如：

BaseUtils.waitForElement(driverWait, loginButton).click();                              // 等待元素出现并点击
    Assert.assertTrue(BaseUtils.waitForElementVisibility(driverLongWait, usernameText));    // 检验元素应该展示在页面上

##### BaseUtils方法 #####

BaseUtils中封装好了一些通用的方法，还需要不断完善并扩展。下面介绍其中一些常用及重要的方法：

1.  `openDebugPanel()`：每次直接调用该方法来打开Debug面板，由于Debug面板是一个系统层面的悬浮窗，它不属于任何页面中的元素（你完全没办法通过`ID`甚至`XPath`获得）。
2.  `clickPoint()`：点击某个坐标+持续时间，坐标采用相对屏幕位移的方式（左上为0,0），这里只实现了简单的单指的点击操作，实际上`driver.tap`可以模拟多指的共同操作。
3.  `swipeToUp() & swipeToDown()`：上拉 & 下拉页面操作，需要传的是次数和每次持续时间，模拟手指在屏幕上的滑屏操作，主要用于刷新页面以及绕过某些有坑的`scrollTo`。
4.  `prepareMockData()`：这里要做的就是，在关键步骤操作前传入`mock_data_id`，我们会将数据请求发送给服务器，然后服务器从数据库拉到对应的mock data并更新。
5.  `saveScreenshot()`：顾名思义，截图。在每个重要的页面操作方法中加入即可，需要传入的是`case_id`以及操作或检查时的`keyword`，方便在用例执行完以后看截图分析和Bug复现。
6.  `waitForElementXXX()`：在预设等待时间内等待元素出现并定位元素。

#### UI自动化测试运行效果 ####

在排队与闪惠两条业务线进行了UI自动化测试实践，它们执行完成全套用例的耗时均不超过20min。相比于之前人工进行主流程测试动辄花费半天的工作量的情况，大大降低了人力成本，将工程师宝贵的时间节约给了更有价值的研发工作。

当然，自动化测试前期的环境搭建、数据准备、用例编写等任务是必不可少的，这些准备工作很多都是一次性投入，一劳永逸，也正是自动化测试的价值所在。

#### 参考资料 ####

1.  [Appium Doc][]
2.  [Page Object Design Pattern][]

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[Appmock]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/29/06758b07f7a842e794d2297287bc9439.png
[mock.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/29/2fbedd9adea143809b043971e4c96975.png
[framework.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/29/838e5e3d294b4e7f9def48c271e788dc.png
[Appium Doc]: http://appium.io/slate/en/master
[Page Object Design Pattern]: http://www.seleniumhq.org/docs/06_test_design_considerations.jsp#page-object-design-pattern
[1521521024099-image.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/29/155b9e0b89ca4569ba19563c0b08ade9.png