一文搞懂Go gRPC服务Handler单元测试

在云原生时代和微服务架构背景下，HTTP和RPC协议成为服务间通信和与客户端交互的两种主要方式。对于Go语言而言，标准库提供了net/http/httptest包，为开发人员提供了便捷的方式来构建服务端HTTP Handler单元测试的测试脚手架代码，而无需真正建立HTTP服务器，让开发人员可以聚焦于对Handler业务逻辑的测试。比如下面这个示例：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/httptest/http_handler_test.gofunc myHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {    // 设置响应头    w.Header().Set("Content-Type", "text/plain")    // 根据请求方法进行不同的处理    switch r.Method {    case http.MethodGet:        // 处理GET请求        fmt.Fprint(w, "Hello, World!")    ... ...    }}func TestMyHandler(t *testing.T) {    // 创建一个ResponseRecorder来记录Handler的响应    rr := httptest.NewRecorder()    // 创建一个模拟的HTTP请求，可以指定请求的方法、路径、正文等    req, err := http.NewRequest("GET", "/path", nil)    if err != nil {        t.Fatal(err)    }    // 调用被测试的Handler函数，传入ResponseRecorder和Request对象    // 这里假设被测试的Handler函数为myHandler    myHandler(rr, req)    // 检查响应状态码和内容    if rr.Code != http.StatusOK {        t.Errorf("Expected status 200; got %d", rr.Code)    }    expected := "Hello, World!"    if rr.Body.String() != expected {        t.Errorf("Expected body to be %q; got %q", expected, rr.Body.String())    }}

注：对http client端的单元测试，也可以利用httptest的NewServer来构建一个fake的http server[1]。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

然而，对于使用主流的gRPC等RPC协议的服务端Handler[2]来说，是否存在类似httptest的测试脚手架生成工具包呢？对gRPC的服务端Handler有哪些单元测试的方法呢？在这篇文章中，我们就一起来探究一下。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

1. 建立被测的gRPC服务端Handler

我们首先来建立一个涵盖多种gRPC通信模式的服务端Handler集合。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

gRPC支持四种通信模式，它们分别为：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

• 简单RPC(Simple RPC，也称为Unary RPC)

这是最简单的，也是最常用的gRPC通信模式，简单来说就是一请求一应答。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

• 服务端流RPC(Server-streaming RPC)

客户端发来一个请求，服务端通过流返回多个应答。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

• 客户端流RPC(Client-streaming RPC)

客户端通过流发来多个请求，服务端以一个应答回复。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

• 双向流RPC(Bidirectional-Streaming RPC)

客户端通过流发起多个请求，服务端也通过流对应返回多个应答。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

注：关于gRPC四种通信方式的详情，可以参考我之前写的《gRPC客户端的那些事儿[3]》一文。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

我们这个SUT(被测目标)是包含以上四种通信模式的gRPC服务，它的Protocol Buffers[4]文件如下：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/IDL/proto/mygrpc.protosyntax = "proto3";package mygrpc;service MyService {  // Unary RPC  rpc UnaryRPC(RequestMessage) returns (ResponseMessage) {}  // Server-Streaming RPC  rpc ServerStreamingRPC(RequestMessage) returns (stream ResponseMessage) {}  // Client-Streaming RPC  rpc ClientStreamingRPC(stream RequestMessage) returns (ResponseMessage) {}  // Bidirectional-Streaming RPC  rpc BidirectionalStreamingRPC(stream RequestMessage) returns (stream ResponseMessage) {}}message RequestMessage {  string message = 1;}message ResponseMessage {  string message = 1;}

通过protoc，我们可基于上述proto文件生成MyService桩(Stub)代码，生成的代码放在了mygrpc目录下面：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/Makefileall: gengen:    protoc -I ./IDL/proto mygrpc.proto --gofast_out=plugins=grpc:./mygrpc

注：你的环境下需要安装protoc[5]和protoc-gen-go[6]才能正确执行上面生成命令，具体的安装方法可参考protoc安装文档[7]。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

注：除了使用经典的protoc[8]基于proto文件生成Go源码外，也可以基于Go开发的buf cli[9]进行代码生成和API管理。buf cLi是现代、快速、高效的Protobuf API管理的终极工具，为基于Protobuf的开发和维护提供了全面的解决方案。等有机会的时候，我在以后的文章中详细说说buf。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

有了生成的桩代码后，我们便可以建立一个gRPC服务器：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/main.gopackage main  import (    pb "demo/mygrpc"    "log"    "net"    "google.golang.org/grpc")func main() {    // 创建 gRPC 服务器    lis, err := net.Listen("tcp", ":50051")    if err != nil {        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)    }    s := grpc.NewServer()    // 注册 MyService 服务    pb.RegisterMyServiceServer(s, &server{})    // 启动 gRPC 服务器    log.Println("Starting gRPC server...")    if err := s.Serve(lis); err != nil {        log.Fatalf("failed to serve: %v", err)    }}

我们看到：在main函数中，我们创建了一个TCP监听器，并使用grpc.NewServer()创建了一个gRPC服务器。然后，我们通过调用pb.RegisterMyServiceServer()将server类型的实例注册到gRPC服务器上，以处理来自客户端的请求。最后，我们启动gRPC服务器并监听指定的端口。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

上面代码中注册到服务器中的server类型就是实现了MyService服务接口的具体类型，它实现了MyService定义的所有方法：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server.gopackage mainimport ( "context" "fmt" "strconv" pb "demo/mygrpc")type server struct{}func (s *server) UnaryRPC(ctx context.Context, req *pb.RequestMessage) (*pb.ResponseMessage, error) { message := "Unary RPC received: " + req.Message fmt.Println(message) return &pb.ResponseMessage{  Message: "Unary RPC response", }, nil}func (s *server) ServerStreamingRPC(req *pb.RequestMessage, stream pb.MyService_ServerStreamingRPCServer) error { message := "Server Streaming RPC received: " + req.Message fmt.Println(message) for i := 0; i < 5; i++ {  response := &pb.ResponseMessage{   Message: "Server Streaming RPC response " + strconv.Itoa(i+1),  }  if err := stream.Send(response); err != nil {   return err  } } return nil}func (s *server) ClientStreamingRPC(stream pb.MyService_ClientStreamingRPCServer) error { var messages []string for {  req, err := stream.Recv()  if err != nil {   return err  }  messages = append(messages, req.Message)  if req.Message == "end" {   break  } } message := "Client Streaming RPC received: " + fmt.Sprintf("%v", messages) fmt.Println(message) return stream.SendAndClose(&pb.ResponseMessage{  Message: "Client Streaming RPC response", })}func (s *server) BidirectionalStreamingRPC(stream pb.MyService_BidirectionalStreamingRPCServer) error { for {  req, err := stream.Recv()  if err != nil {   return err  }  message := "Bidirectional Streaming RPC received: " + req.Message  fmt.Println(message)  response := &pb.ResponseMessage{   Message: "Bidirectional Streaming RPC response",  }  if err := stream.Send(response); err != nil {   return err  } }}

在上面代码中，我们创建了一个server结构体类型，并实现了MyService的所有RPC方法。每个方法都接收相应的请求消息，并返回对应的响应消息。我们的目标仅是演示如何对上述gRPC Handler进行单元测试，所以这里的实现逻辑非常简单。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

接下来，我们就来逐一对这些gRPC的Handler方法进行单测，我们先从简单的UnaryRPC方法开始。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

2. Unary RPC Handler的单元测试

Unary RPC是最简单，也是最容易理解的RPC通信模式，即客户端与服务端采用一请求一应答的模式。server类型的UnaryRPC Handler方法的原型如下：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server.gofunc (s *server) UnaryRPC(ctx context.Context, req *pb.RequestMessage) (*pb.ResponseMessage, error)

就像文章开头做的那个httpserver的handler单测一样，我们肯定不想真实启动一个gRPC server，也不想测试gRPC服务器本身。我们只想测试服务端handler方法的逻辑是否正确。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

观察一下这个方法原型，我们发现它仅依赖两个消息结构：RequestMessage和ResponseMessage，这两个消息结构是上面基于proto文件自动生成的，这样我们就可以不借助任何工具包实现对UnaryRPC handler方法的单测，也无需启动真实的gRPC Server：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_test.gotype server struct{}func TestServerUnaryRPC(t *testing.T) {    s := &server{}    req := &pb.RequestMessage{        Message: "Test message",    }    resp, err := s.UnaryRPC(context.Background(), req)    if err != nil {        t.Fatalf("UnaryRPC failed: %v", err)    }    expectedResp := &pb.ResponseMessage{        Message: "Unary RPC response",    }    if resp.Message != expectedResp.Message {        t.Errorf("Unexpected response. Got: %s, Want: %s", resp.Message, expectedResp.Message)    }}

将其改造为基于subtest[10]和表驱动的测试也非常easy：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_test.gofunc TestServerUnaryRPCs(t *testing.T) { tests := []struct {  name           string  requestMessage *pb.RequestMessage  expectedResp   *pb.ResponseMessage }{  {   name: "Test Case 1",   requestMessage: &pb.RequestMessage{    Message: "Test message",   },   expectedResp: &pb.ResponseMessage{    Message: "Unary RPC response",   },  },  // Add more test cases as needed } s := &server{} for _, tt := range tests {  t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {   resp, err := s.UnaryRPC(context.Background(), tt.requestMessage)   if err != nil {    t.Fatalf("UnaryRPC failed: %v", err)   }   if resp.Message != tt.expectedResp.Message {    t.Errorf("Unexpected response. Got: %s, Want: %s", resp.Message, tt.expectedResp.Message)   }  }) }}

如果gRPC handler测试都像UnaryRPC这样简单那就好了，但实际上...，好吧，我们继续向下看就好了。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

3. 针对Streaming通信模式的单元测试

3.1 ServerStreamingRPC的测试

前面说过，gRPC支持三种Streaming通信模式：Server-Streaming RPC、Client-Streaming RPC和Bidirectional-Streaming RPC。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

我们先来看看Server-Streaming RPC的方法原型：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server.gofunc (s *server) ServerStreamingRPC(req *pb.RequestMessage, stream pb.MyService_ServerStreamingRPCServer) error

我们看到除了RequestMessag外，该方法还依赖一个MyService_ServerStreamingRPCServer的类型，这个类型是一个接口类型：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/mygrpc/mygrpc.pb.gotype MyService_ServerStreamingRPCServer interface {    Send(*ResponseMessage) error    grpc.ServerStream}

到这里，你脑子中可能已经冒出了一个想法：使用fake object来对ServerStreamingRPC进行单测[11]，这的确是一个可行的方法，我们下面就基于这个思路实现一下。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

注：关于基于fake object进行单测的内容，大家可以看看我以前写的一篇文章《[]单测时尽量用fake object(https://tonybai.com/2023/04/20/provide-fake-object-for-external-collaborators)》。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

3.2 基于fake object的测试

我们首先创建一个实现MyService_ServerStreamingRPCServer的fake object用以代替真实运行RPC服务器时由服务器传入的stream object：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_with_fakeobject_test.goimport (    "testing"    pb "demo/mygrpc"    "google.golang.org/grpc")type fakeServerStreamingRPCStream struct {    grpc.ServerStream    responses []*pb.ResponseMessage}func (m *fakeServerStreamingRPCStream) Send(resp *pb.ResponseMessage) error {    m.responses = append(m.responses, resp)    return nil}

我们看到fakeServerStreamingRPCStream的Send方法只是将收到的ResponseMessage追加到且内部的ResponseMessage切片中。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

接下来我们为ServerStreamingRPC编写测试用例：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_with_fakeobject_test.gofunc TestServerServerStreamingRPC(t *testing.T) {      s := &server{}        req := &pb.RequestMessage{          Message: "Test message",      }        stream := &fakeServerStreamingRPCStream{}        err := s.ServerStreamingRPC(req, stream)      if err != nil {          t.Fatalf("ServerStreamingRPC failed: %v", err)      }                                                                                                                     expectedResponses := []string{                                                                                     "Server Streaming RPC response 1",                                                                             "Server Streaming RPC response 2",                                                                             "Server Streaming RPC response 3",                                                                             "Server Streaming RPC response 4",                                                                             "Server Streaming RPC response 5",                                                                         }                                                                                                                                                                                                                             if len(stream.responses) != len(expectedResponses) {                                                               t.Errorf("Unexpected number of responses. Got: %d, Want: %d", len(stream.responses), len(expectedResponses))      }                                                                                                                                                                                                                             for i, resp := range stream.responses {                                                                            if resp.Message != expectedResponses[i] {                     t.Errorf("Unexpected response at index %d. Got: %s, Want: %s", i, resp.Message, expectedResponses[i])                 }                                                                                                             }  }

在这个测试中，ServerStreamingRPC接收一个请求(req)，并通过fake stream object的Send方法返回了5个response，通过与预期的response对比，即可做出测试是否通过的断言。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

到这里，我们看到：fake object完全满足对gRPC Server Handler进行测试的要求。不过我们需要针对不同的Handler建立不同的fake object类型，和文初基于httptest创建的测试用例相比，用例间欠缺了一些一致性。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

那grpc-go是否提供了类似httptest的工具来帮助我们更一致的实现grpc server handler的测试用例呢？我们继续往下看。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

3.3 利用grpc-go提供的测试工具包

grpc-go项目在test下提供了bufconn包，可以帮助我们像httptest那样建立用于测试的“虚拟gRPC服务器”，下面是基于bufconn包建立gRPC测试用服务器的代码：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_with_buffconn_test.gopackage mainimport ( "context" "log" "net" "testing" pb "demo/mygrpc" "google.golang.org/grpc" "google.golang.org/grpc/test/bufconn")func newGRPCServer(t *testing.T) (pb.MyServiceClient, func()) { // 创建 bufconn.Listener 作为服务器的监听器 listener := bufconn.Listen(1024 * 1024) // 创建 gRPC 服务器 srv := grpc.NewServer() // 注册服务处理程序 pb.RegisterMyServiceServer(srv, &server{}) // 在监听器上启动服务器 go func() {  if err := srv.Serve(listener); err != nil {   t.Fatalf("Server failed to start: %v", err)  } }() // 创建 bufconn.Dialer 作为客户端连接 dialer := func(context.Context, string) (net.Conn, error) {  return listener.Dial() } // 使用 DialContext 和 bufconn.Dialer 创建客户端连接 conn, err := grpc.DialContext(context.Background(), "bufnet", grpc.WithContextDialer(dialer), grpc.WithInsecure()) if err != nil {  t.Fatalf("Failed to dial server: %v", err) } // 创建客户端实例 client := pb.NewMyServiceClient(conn) return client, func() {  err := listener.Close()  if err != nil {   log.Printf("error closing listener: %v", err)  }  srv.Stop() }}

newGRPCServer是一个用于在测试中创建gRPC服务器和客户端的辅助函数，它使用bufconn.Listen创建一个bufconn.Listener作为服务器的监听器。bufconn包提供了一种在内存中模拟网络连接的方法。然后，它使用grpc.NewServer()创建了一个新的gRPC服务器实例，并使用pb.RegisterMyServiceServer将待测的服务实例(这里是server类型实例)注册到gRPC服务器中。接下来，它创建了与该服务器建连的gRPC客户端，由于该客户端要与bufconn.Listener建连，这里用了一个dialer函数，该函数将通过调用listener.Dial()来建立与服务器的连接。之后基于该连接，我们创建了MyServiceClient的客户端实例，并返回，供测试用例使用。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

基于newGPRCServer这种方式，我们改造一下UnaryRPC的测试用例：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_with_buffconn_test.gofunc TestServerUnaryRPCWithBufConn(t *testing.T) { client, shutdown := newGRPCServer(t) defer shutdown() tests := []struct {  name           string  requestMessage *pb.RequestMessage  expectedResp   *pb.ResponseMessage }{  {   name: "Test Case 1",   requestMessage: &pb.RequestMessage{    Message: "Test message",   },   expectedResp: &pb.ResponseMessage{    Message: "Unary RPC response",   },  },  // Add more test cases as needed } for _, tt := range tests {  t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {   resp, err := client.UnaryRPC(context.Background(), tt.requestMessage)   if err != nil {    t.Fatalf("UnaryRPC failed: %v", err)   }   if resp.Message != tt.expectedResp.Message {    t.Errorf("Unexpected response. Got: %s, Want: %s", resp.Message, tt.expectedResp.Message)   }  }) }}

我们看到，相对于前面的TestServerUnaryRPCs，两者复杂度在一个层次。如果结合下面的ServerStreamRPC的测试用例，你就能看出这种方式在测试用例一致性方面的优势了：LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

// grpc-test-examples/grpctest/server_with_buffconn_test.gofunc TestServerServerStreamingRPCWithBufConn(t *testing.T) { client, shutdown := newGRPCServer(t) defer shutdown() req := &pb.RequestMessage{  Message: "Test message", } stream, err := client.ServerStreamingRPC(context.Background(), req) if err != nil {  t.Fatalf("ServerStreamingRPC failed: %v", err) } expectedResponses := []string{  "Server Streaming RPC response 1",  "Server Streaming RPC response 2",  "Server Streaming RPC response 3",  "Server Streaming RPC response 4",  "Server Streaming RPC response 5", } gotResponses := []string{} for {  resp, err := stream.Recv()  if err != nil {   break  }  gotResponses = append(gotResponses, resp.Message) } if len(gotResponses) != len(expectedResponses) {  t.Errorf("Unexpected number of responses. Got: %d, Want: %d", len(gotResponses), len(expectedResponses)) } for i, resp := range gotResponses {  if resp != expectedResponses[i] {   t.Errorf("Unexpected response at index %d. Got: %s, Want: %s", i, resp, expectedResponses[i])  } }}

我们再也无需为每个Server Handler建立各自的fake object了！LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

由此看到：grpc-go的test/bufconn就是类似httptest的那个grpc server handler的测试脚手架搭建工具。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

3.4 其他Streaming模式的Handler测试

有了bufconn这一利器，其他Streaming模式的Handler测试实现逻辑就大同小异了。本文示例中的ClientStreamingRPC和BidirectionalStreamingRPC两个Handler的测试用例就作为作业，交给各位读者去完成吧！LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

4. 小结

在本文中，我们详细探讨了如何对gRPC服务端Handler进行单元测试，我们的目标是找到像net/http/httptest包那样的，可以为gRPC服务端handler测试提供脚手架代码帮助的测试方法。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

我们按照gRPC的四种通信方式，由简到难的逐一探讨各种Handler的单测方法。UnaryRPC handler测试最为简单，毫无技巧的普通测试逻辑便能应付。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

但一旦涉及streaming通信方式的测试，我们就需要借助类似fake object的单测技术了。但fake object也有不足，那就是需要为每个RPC handler建立单独的fake object，费时费力还缺少一致性！LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

好在，grpc-go项目为我们提供了test/bufconn包，该包可以像net/http/httptest包那样帮助我们快速建立可复用的测试脚手架代码，这样我们便可以为所有服务端RPC Handler建立一致、稳定的单元测试用例了！LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

当然，服务端RPC Handler的单测方法可能不止文中提及这些，各位读者如果有更好的方法和实践，欢迎在评论区留言！LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

本文涉及的源码可以在这里[12]下载。LyZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

5. 参考资料

• Testing gRPC methods[13] - https://medium.com/@johnsiilver/testing-grpc-methods-6a8edad4159d
• 《gRPC Up and Running》[14] - https://book.douban.com/subject/34796013/
• Mocking the Universe: Two Techniques for Testing gRPC with Mocks[15] - https://rotational.io/blog/mocking-the-universe/

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本文链接：http://www.28at.com/showinfo-26-34682-0.html一文搞懂Go gRPC服务Handler单元测试

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