基於Appium的UI自動化測試

時間 2020-06-10

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爲何須要UI自動化測試

移動端APP是一個複雜的系統，不一樣功能之間耦合性很強，很難僅經過單元測試保障總體功能。UI測試是移動應用開發中重要的一環，可是執行速度較慢，有不少重複工做量，爲了減小這些工做負擔，提升工做效率，須要引入可持續集成的自動化測試方案。java

爲何選擇Appium

Appium是一款開源測試工具，能夠用來測試安卓/iOS/Windows端的原生應用和Web混合應用。node

爲了應對快速迭代的移動端應用功能，愈來愈多的App採用混合模式，即將部分功能交給應用內嵌的Web頁面實現。Appium能方便的切換測試原生應用或App內嵌的web頁面，對於Hybrid App有很好的支持。android

Appium使用各個平臺自身提供的測試框架，所以無需引入第三方代碼或從新打包應用。web

平臺	測試框架
Android 4.2+	UiAutomator/UiAutomator2(默認)
Android 2.3+	Instrumentation(由Selendroid提供)
iOS 9.3 以上	XCUITest
iOS 9.3 如下	UIAutomation

Appium在GitHub上開源，維護頻率很高，社區也有相對較高的活躍度。在社區的不斷努力下，Appium能始終保持兼容最新版本的手機操做系統和官方提供的測試框架，功能也愈來愈完善，包括基本的log收集、錄屏、基於opencv的圖像識別等，以及最近版本添加的iOS 13/Android 10支持等；面試
Appium支持經過自定義插件尋找元素，GitHub上也有第三方在開發可用插件，例如基於人工智能的icon識別控件示例工程；也能夠自定義插件，使用圖像識別、OCR等方式查找頁面元素。正則表達式

使用Cucumber組織case

Appium支持多種編程語言，包括Java、Python等，可是直接使用代碼維護case可閱讀性較差，學習成本也比較高，引入Cucumber可使用更接近天然語言的方式組織case。 Cucumber是支持BDD(Behaviour-Driven Development，行爲驅動開發)的工具，能夠自定義語法規則模版，將文本描述的步驟轉爲使用代碼執行的步驟。因爲Cucumber和Java 8均兼容中文文本編碼，所以能夠自定義中文操做步驟，比起英文代碼更易於理解。以定義一個最基本的點擊操做爲例，預期的語法規則爲"當點擊 [元素名稱]"，則可使用以下定義:npm

   // Cucumber使用正則表達式匹配引號中的內容做爲type參數
   @當("^點擊 \"([^\"]*)\"$")
   public void findElementAndClick(String type) throws Throwable {
       // driver爲Appium對待測設備的抽象，全部測試步驟最終轉爲對driver對操做
       // type能夠傳入元素ID對應的字符串，By.id表示經過元素resource-id查找
       driver.findElement(By.id(type)).click();
   }

編寫case時，使用UI自動化測試經常使用的Page Object設計模式，即爲APP中須要測試的UI頁面定義一個Page對象，該對象中包含頁面上的可操做或可校驗元素，並添加經常使用方法。編程

以花椒首頁爲例，能夠新建一個名爲"首頁"的對象，該對象中包含"搜索"、"個人"、"開播"等元素對應的查找方式(例如搜索按鈕，對應可用來查找元素的resource-id爲com.huajiao:id/main_home_top_search)。因爲在搜索頁輸入用戶uid進行搜索是一個經常使用操做，能夠爲此定義一個"搜索"方法。全部測試用例、Page對象、元素、方法都使用測試後臺網頁進行保存和編輯，而且實現了基本關鍵詞補全功能。設計模式

如上定義基本的點擊、滑動、輸入文本等操做，創建好適當的頁面和方法後，一條用例就能轉化爲與天然相近的case描述(#開頭行爲註釋行):緩存

# "$首頁.搜索"表示使用"首頁"Page中的"搜索"元素
當 點擊 $首頁.搜索
# "$搜索.搜索()"表示調用搜索頁面的搜索方法，括號內爲搜索關鍵詞參數
$搜索.搜索(43011080)
當 斷言元素出現 $搜索.搜索結果

編寫代碼進行復雜的自定義操做

經過Cucumber定義經常使用操做，如點擊、滑動、校驗文本等，能夠下降編寫一條測試用例的工做量，提升測試用例可讀性，但並不是全部功能均可以使用經常使用操做的方式。尤爲是由於Cucumber只支持一步一步順序執行指令，沒法進行分支或循環指令，所以複雜的操做邏輯須要在自定義步驟中編寫代碼完成操做。編寫代碼部分封裝參考Android官方提供的Espresso工程，經過鏈式調用的方式進行"查找-操做-校驗"的流程。

以Android客戶端退出登錄爲例，點擊底部"首頁-個人"元素，若當前爲未登陸狀態，則會彈出登錄彈出，此時底部"首頁-個人"元素不可見，說明已是未登陸狀態。

因爲Cucumber順序執行，沒法進行"個人"元素可見時退出登錄，不可見時關閉登錄彈窗，所以須要編寫代碼自定義退出登錄步驟：

  @當("^退出登陸$")
    public void logout() throws Throwable {
        // 點擊"首頁-個人"
        onView(By.id("com.huajiao:id/bottom_tab_user")).perform(click());
        try {
            // 若是當前用戶已登錄，不會彈窗提示登錄，"首頁-個人"元素可見
            onView(By.id("com.huajiao:id/bottom_tab_user")).check(matches(isDisplayed()));
            // 調用退出登陸的方法
            logOut();
        }
        // 未登陸狀態，"首頁-個人"元素不存在，拋出NoSuchElementException
        catch (NoSuchElementException e) {
            // 點擊系統back鍵關閉登錄彈窗
            onActions().pressKeyCode(AndroidKey.BACK, "1").perform();
        }
    }

使用Appium查找UI元素

基本查找方式
- By.id: 經過元素的resource-id進行查找；
- MobileBy.AndroidUIAutomator(String code): 經過UIAutomator2的代碼文本查找。code爲符合UIAutomator2規範的代碼文本，Appium會解析文本後使用反射的方式調用UIAutomator2進行查找；以下爲使用UiSelector查找文本包含text的元素: String code = "new UiSelector().textContains(\"" + text + "\");";
xpath查找元素
xpath能夠用來在XML文檔中查找元素和屬性。Appium和谷歌官方提供的uiautomatorviewer工具獲取元素都是xml形式組織的，xpath能夠精準定位僅靠By.id、By.className沒法定位的元素：
- 文案是"TEXT"元素的兄弟元素，該兄弟元素的resource-id是"ID"：
```
xpath://*[@text='TEXT')]/../android.widget.TextView[@resource-id='ID']
```
- resource-id是"ID"且選中狀態元素的子元素，該子元素的attr屬性爲value： xpath://*[@resource-id='ID' and @selected='true']/*[@attr='value']
雖然xpath方式查找元素更精準，可是元素的路徑可能受到佈局改動的影響，且在iOS上性能不佳，所以推薦優先使用resource-id等方式組合定位元素
圖像識別查找元素
Appium在By Selector級別支持按照圖片查找By by = MobileBy.image(base64ImageString)。目前不支持多元素查找，只返回第一個查找到的元素。
讓Appium支持圖片查找，須要一點前期準備工做：
1. 安裝NodeJS版本的OpenCV庫：npm install -g opencv4nodejs
2. Appium中配置相關參數：
```
// 設置圖片識別閾值，默認0.4。須要嘗試在找不到元素和找到不匹配元素間的平衡
driver.setSetting(Setting.IMAGE_MATCH_THRESHOLD, 0.5);
// 圖片識別耗時較長，能夠在操做元素對時候再也不次查找圖片，以節省時間
driver.setSetting(Setting.CHECK_IMAGE_ELEMENT_STALENESS, false);
```

StaleElementReferenceException: Appium查找到元素，以後嘗試操做元素時，若元素已經不在當前頁面DOM資源上時會拋出StaleElementReferenceException異常。 Appium使用UIAutomator2查找元素時，會保留元素的緩存，對元素進行操做時，會直接把緩存的信息交給UIAutomator2進行點擊、滑動等操做。

實際測試過程當中，可能出現步驟：A頁面跳轉B頁面；在B頁面點擊元素el。而A、B兩個頁面都有與el相同ID的元素，在B頁面上嘗試操做元素el的時候，Appium直接使用了A頁面的緩存，此時會出現StaleElementReferenceException；
因爲Appium採用HTTP請求查找和操做元素，所以查找元素和操做元素實際流程是：POST查找元素->server緩存元素->POST操做緩存的元素，有時間間隔。在網絡請求期間若是出現APP端彈窗等元素遮擋，也可能致使StaleElementReferenceException。

總體工做流程

htest client客戶端獲取打包安卓打包服務器下載列表，從中篩選出最新的APK安裝包版本。若是有高於手機端的最新版本，則覆蓋安裝手機端花椒APP，並自動觸發BVT測試用例執行(執行單個case時直接從測試平臺網頁端觸發)；
測試平臺選出Cucumber描述的BVT用例集，同時查找Page頁面，轉義用例步驟的元素和方法，替換爲客戶端可以使用的元素定位符(id:開頭表示經過resource-id查找，text:開頭表示經過文本內容查找)，經過HTTP請求返回給客戶端(執行單個case時使用socket方式發送)。
執行測試用例過程當中，可能在查找元素時剛好遇到手機端彈窗蓋住花椒APP元素等狀況，所以在執行測試用例過程當中，會檢測手機端可能出現的、非測試步驟中預期的彈窗，包括首充彈窗、開播禮物下載彈窗等，關閉彈窗後再次查找元素；
htest client初始化Appium driver，以Appium做爲代理鏈接手機，並在手機端執行測試用例中的基本操做；
若是執行測試用例失敗，會嘗試從新執行失敗的用例，若是再次失敗，會收集手機端日誌、保存截圖和錄屏，並將失敗日誌返回保存到測試平臺中, 執行單個case時使用socket發送執行結果, 結果經過htest Server回傳給測試平臺進行展現，若是bvt時，則經過接口回傳結果數據

使用測試平臺網頁端單次執行測試用例:

若是對軟件測試、接口測試、自動化測試、面試經驗交流。感興趣能夠加軟件測試交流：1085991341，還會有同行一塊兒技術交流。
按模塊劃分，整個框架分爲：

測試平臺: 網頁端，用於保存、編輯基於Cucumber的測試用例，管理Page頁面，解析用例中的元素，將轉義後的用例發送給客戶端，展現客戶端實際執行結果；

htest server: Java中間件，使用的netty框架, 負責轉發socket消息，即測試平臺通知客戶端執行用例消息，和客戶端執行結果返回測試平臺。使用：

在htest中server端netty的啓動com.htest.server.server.BaseServer

@Overridepublic void run() {
    if (bossGroup == null) {
        bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        model.setBossGroup(bossGroup);
    }
    if (workerGroup == null) {
        workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        model.setWorkGroup(workerGroup);
    }
    ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); 
    b.group(model.getBossGroup(),model.getWorkGroup())
        .channel(NioServerSocketChannel.class)
        .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
        .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
        .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
        .childHandler(getChildHandler());
    try {
        future = b.bind(SERVER_IP, getPort()).sync(); 
        LOGGER.debug("服務啓動成功 ip={},port={}",SERVER_IP, getPort());
        future.channel().closeFuture().sync();
    } catch (Exception e) {
        LOGGER.error("Exception{}", e);
    } finally {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
            @Override public void run() {
                shutdown();
            }
        });
    }
}

HttpServer、JarServer、WebsocketServer都是相同的啓動方式，區別在於他們監聽的端口不一樣，處理數據的handler不一樣

HttpServer的處理器是com.htest.server.handler.ServerHttpHandler，處理消息是按照http協議處理的

@Override
protected void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, HttpRequest request) {
    try {
        this.request = request; headers = request.headers();
        if (request.method() == HttpMethod.GET) {
            QueryStringDecoder queryDecoder = new 
                QueryStringDecoder(request.uri(), Charset.forName("utf-8")); 
            Map<String, List<String>> uriAttributes = queryDecoder.parameters(); //此處僅打印請求參數（你能夠根據業務需求自定義處理） 
            for (Map.Entry<String, List<String>> attr : uriAttributes.entrySet()){
                for (String attrVal : attr.getValue()) {
                    Logs.HTTP.debug(attr.getKey() + "=" + attrVal);
                }
            }
        }
        if (request.method() == HttpMethod.POST) {
            fullRequest = (FullHttpRequest) request;
            //根據不一樣的 Content_Type 處理 body 數據
            dealWithContentType();
        }
        keepAlive = HttpHeaderUtil.isKeepAlive(request);
        writeResponse(ctx.channel(), HttpResponseStatus.OK, "開始執行", keepAlive);
    } catch (Exception e) {
        writeResponse(ctx.channel(), HttpResponseStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR, "啓動失敗", true);
    }
}

JarServer的處理器是，處理消息是按照protobuf格式處理的com.htest.server.handler.ServerHandler

@Override
protected void handleData(ChannelHandlerContext ctx, MessageModel.Message msg) {
    Connection connection = server.getConnectionManager().get(ctx.channel());
    connection.updateLastReadTime();
    server.getMessageReceiver().onReceive(msg, connection);
}

WebsocketServer的處理器是com.htest.server.handler.ServerChannelHandler，它也是按照protobuf格式處理消息的，跟HttpServer不一樣之處在於他們的ChannelInitializer不一樣

htest client: Java客戶端，用於定義Cucumber步驟，更新手機APK，初始化Appium，執行測試用例；使用方式：在pc端命令行中執行java -jar htest-client.jar，pc端須要有Appium和nodejs opencv環境，經過yaml配置文件控制執行測試過程當中端參數。具體工做方式以下:
- 功能：該jar支持定時檢查最新apk功能，默認是不開啓的，經過yaml文件配置是否開啓。若是發現有最新apk，會自動安裝到手機，並給web服務器（管理自動化case的測試平臺）發送一次請求，觸發一次指定模塊case集執行。
- 下載策略：該系統默認只下載最新的apk，若是本地yaml配置文件中的apkVersion值比服務器上的apkVersion值。若是比服務器的小，則不下載。
- 安裝策略：下載完成後首先會比對手機中的apk的versionName(經過aapt解析出來的)與下載的apk的versionName大小，若是下載的apk新，則進行安裝，不然不安裝。也能夠配置參數安裝到指定的手機，若是隻有一臺手機則不用配置參數。
- 安裝完成後會自動更新apkVersion的值，用於下次的判斷。
- 安裝完成後會向web服務器發送http請求，web服務器收到後會觸發一次，派發給當前手機case集任務，具體case集模塊由models參數配置，結果郵件接收人經過mails配置。
Appium: NodeJS客戶/服務端，用於鏈接手機，經過UIAutomator2/XCUITest，在手機端執行獲取元素/點擊/滑動等基本操做；以上內容就是本篇的所有內容以上內容但願對你有幫助，有被幫助到的朋友歡迎點贊，評論。

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