为纯 OpenWhisk 操作创建单元测试

OpenWhisk 应用程序的模块化性质，使得为纯函数式 — 这意味着没有任何副作用，也不依赖于外部状态的操作创建单元测试变得很容易。在本教程中，将学习如何半自动地创建单元测试，以及如何运行这些测试来验证代码更改没有造成任何破坏。

纯函数是满足以下两个条件的函数：

1.函数的结果仅依赖于输入参数。任何时候使用相同的输入参数调用该函数，都会产生相同的结果。

2.该函数没有任何副作用；获得返回值是运行该函数的唯一效果。

使用诸如 OpenWhisk 之类的函数即服务 (FaaS) 框架时，对于任何作为纯函数的操作，都可以使用您在本文中学到的方法来应用自动 QA。

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单元测试

一个实用的应用程序可能由多个模块组成，每个模块都执行一个特定操作。除了对应用程序进行整体测试之外，单独测试每个模块也很有用。这种测试类型称为单元测试，该测试使您能够识别 bug 的位置，并相对容易地修复它们。

单元测试的一个挑战是，您需要识别每个模块的可能输入和与其匹配的输出。如果模块很简单，此过程可能很容易 — 但是模块越复杂，此过程可能越困难。对于深度嵌入在应用程序中且人类不可读的输入或输出的模块，尤其如此。

对于充当纯函数的操作，可以在使用应用程序时通过查看如何调用输入和输出，来自动识别这些输入和输出。然后，当程序员更改模块时，您可以使用相同的输入重新运行它，以查看更改是否造成了任何破坏。

样本应用程序

本教程的目的是展示 QA 技术，所以样本应用程序非常简单：一个词典应用程序，允许用户选择一个英文单词，然后提供其他语言的等效词汇。

创建应用程序序列

要了解如何在 OpenWhisk 中编写一个面向用户的应用程序，请阅读我的教程“为一个联网环境构建一个智能锁”（第 1、2 和 5 小节）。与该应用程序对应，本教程中的应用程序由 3 个操作组成：

1.getTranslation

2.translation2tables

3.tables2html

您将在 OpenWhisk 中创建所有这 3 个操作，它们通常是纯操作，但是当 getTranslation 在 error 参数中获得了一个值时，它可能变得不纯。

创建这些操作后，按以下方式将它们组合到一个序列中，并让该序列可从浏览器访问：

1.单击左侧边栏中的 Develop。

2.在 MY ACTIONS 下，选择序列中的第一个操作 getTranslation。

3.单击 Link into a Sequence。

4.单击 MY ACTIONS 磁贴，选择第二个操作 translation2tables，然后单击 Add to Sequence。

5.单击 Extend，并重复上一步来添加第三个操作（也是最后一个操作）tables2html。

6.单击 This Looks Good。

将新序列命名为 UnitTestsApp。单击 Save Action Sequence，然后单击 Done。

该序列应该类似于下图：

图 1. 应用程序序列

应用程序序列

让该序列可从互联网访问

执行以下步骤让该序列可从互联网访问：

1.单击左侧边栏中的 APIs。

2.单击 Create Managed API。

3.将该 API 命名为 UnitTestsApp。输入基本路径 /UnitTestsApp。

4.单击 Create Operation，并使用以下参数创建一个操作：

5.向下滚动，确保选择了 Enable CORS，并单击 Save & expose。

6.复制该路径，将它粘贴到浏览器窗口中，在末尾处输入 /translate，并浏览到该 URL（我的 URL 为

7.确保在单击应用程序中的蓝色按钮时，您会获得译文。单击应用程序中的红色按钮时，您可能获得译文或错误消息。

图 2. 样本译文

捕获（输入、输出）对

要创建单元测试，需要获取输入和与其匹配的输出。为此，最简单的方法是编辑该序列，将现有操作替换为一个包装器，该包装器会调用原始操作并存储其输入和输出。

1.将操作替换为包装器

2.要将操作替换为包装器，首先需要能够远程调用该操作。可以将它添加到 API 或使其成为一个 Web 操作，但使用下面的方法更容易更安全：

3.单击左侧边栏上的 Develop 并打开操作 (getTranslation)。

4.单击 View REST Endpoint。

向下滚动到 cUrl 命令并单击 Show Full Command。将该命令复制到文本文件中。

5.使用 base64 解码器（比如这个解码器）解码验证信息（Basic 后面的部分），如下面的插图所示（该值已编校）。这个值是您的 API 密钥。

图 3. 验证信息

点击查看大图 6.使用此文件的内容创建一个名为 callGetTranslation 的新操作（确保在第 4 行上的 api_key 和第 11 行上的 name 中放入了您自己的值）。 7.运行该操作，可以观察到，它在功能上等效于 getTranslation。那么它的工作原理是什么？

这些代码行使用 OpenWhisk NPM 库来构造一个与服务器的连接。该连接需要主机名和 API 密钥（您需要提供这些信息 — 我没有告诉您我的信息，否则您无需我的允许就能执行我的所有 OpenWhisk 操作）。

从计算机角度讲，调用另一个 OpenWhisk 操作可能要花很长时间，所需时间甚至可能长达一秒。为了避免为整个过程付费，您需要创建并返回一个 Promise 对象。对象构造函数有一个参数，那就是您为了获得结果而运行的函数。此函数接收两个参数 — 一个是在成功时调用的函数，另一个是在失败时调用的函数。

在调用 Promise 函数时，它调用 ow.actions.invoke 来运行原始 OpenWhisk 操作。name 参数是原始操作的路径（您需要将它替换为自己的值）。如果调用 invocation 时没有阻塞，将会立即返回一个 ID，您稍后可以使用该 ID 来查询结果 — 但对于本用例，最好在您获得答案之前阻塞。

invocation 变量包含一个 Promise 对象。then 方法将会获取 Promise 内调用的函数，然后使用结果来调用参数函数。

创建并记录（为了显示值）一个包含输入和输出的变量：

将结果返回给调用原始 Promise 对象的 OpenWhisk 基础架构。

在图 4 中，可以看到来自两个不同调用的日志，一个调用的输入是空的，另一个调用的输入中包含一个单词。

图 4. 两个调用日志

将（输入、输出）对写入 Cloudant

单元测试数据要变得有用，需要保留在一个 Cloudant 数据库中。首先，按照这篇文章第 4a 小节中的介绍，创建这样一个数据库（命名为 expected）（服务的名称无关紧要）。然后将 callGetTranslation 的代码替换为这个文件的内容。请记得更改第 4 行（OpenWhisk API 密钥）、9-13 行（Cloudant 凭证）和 26 行（操作的路径）中的相关参数。

我仅在这里解释一下与数据库相关的新的部分。

Cloudant 数据库条目（称为文档）可使用字符串进行访问。您将使用的索引是输入参数。

在将一个条目写入数据库之前，应该检查一下之前是否看到过这个输入。

如果尝试获得一个文档并失败，您会获得一个包含状态代码 404 的错误。在这种情况下，可以将输入值写入该数据库，然后调用回调函数。

如果此输入值已在数据库中，可以将当前输出与数据库中的输出进行比较。如果它们是相同的，则没有问题。如果它们是不同的，则存在一个问题。该操作没有作为一个纯函数运行，可能是因为存在一个 bug，也可能是因为它一开始就不是纯函数。

此样本代码仅将问题报告给控制台。在更真实的实现中，代码会将问题记录到问题跟踪系统，用于开发和 QA。

无论产生其他任何结果，都需要返回输出值。

与应用程序集成

最后，编辑应用程序的序列，以便将旧操作 getTranslation 替换为新操作 callGetTranslation。然后运行该应用程序，选择不同的选项来获得足够的输入和对应的输出。

请注意，如果查看该数据库，可能看到大量未曾料到的输入参数。这是因为序列中的第一个操作获取了关于 HTTP 请求的信息，这是我们在本示例中跟踪的操作。这些额外的参数不会导致任何问题。

使用单元测试

在数据库中拥有信息后，就可以使用它来运行单元测试了。使用此内容创建一个新操作。在第 4、13 和 38 行放入正确的标识符。运行此操作时，会返回以下字段：

match— 操作返回了预期输出的测试案例的数量

noMatch— 操作返回了不同值的测试案例的数量

problems— 检测出问题的输入值列表

此操作的大部分内容都使用了本文中之前使用的组件。async.map 调用是一个例外。此函数接收 3 个参数：一个列表和两个函数。然后，它为列表中的每一项单独调用第一个函数 (iteratee)，就像函数式编程中的普通映射一样。不同之处在于调用的函数可以是异步的。它获取两个参数：来自列表的项和一个在该异步过程完成时调用的回调函数。这使您能将该映射用于异步函数 — 例如调用一个不同的 OpenWhisk 操作。第三个参数（可选参数，但这里已使用）是一个在映射完成后调用的函数。

信息被收集到一些变量中，这些变量在对 iteratee 的不同调用之间被共享。在一些环境中，这要求您考虑线程安全性，但 Node.js 的单线程性质可以确保不会有两个线程同时尝试更改一个变量。

这是在 JSON 格式化器中显示的样本结果（以便最小化不相关的 HTTP 标头）：

图 5. 样本结果

结束语

在本教程中，您开发了一个原型来确定纯函数的操作（使用相同的输入始终生成相同的输出，而且没有副作用）是否实际上应该至少拥有一个纯属性。不幸的是，您不能检查诸如 OpenWhisk 操作之类的黑盒来了解副作用。我简化了这个原型，以便尽可能清楚地解释相关概念。如果您想实际使用它，则需要添加其他一些特性。

1.优雅地失败。目前为止，此代码假设没有出现错误。这有点过于乐观。

2.不要仅调用被测试的操作一次，而是应该多次调用它。 这样，才更有可能检测出问题。

3.将正被调用的操作的名称添加到数据库键中（它目前只是输入参数）。这样就可以对多个操作使用同一个数据库。

这 3 个特性相对容易实现，但仍需要将 OpenWhisk 操作作为黑盒对待。一个更具挑战的特性是为操作与其他系统（比如 Cloudant）之间的连接建立代理，来将不是纯函数的操作转换为纯函数；为此，您可以在前一次使用相同输入执行调用来提供状态后，从其他系统提供相同的状态信息，消除该操作尝试创建的任何副作用。

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