利用ChatGPT协助编写单元测试

ChatGPT自从2022年推出以来受到很多人的喜欢，此篇博客重点介绍如何修改Prompt来自动生成较理想的单元测试。如下图所示的一段代码,该class中有一个public方法toLocale()，其余都是private方法，toLocale()方法会调用private的方法。（备注：下面的方法特地写了比较多的分支逻辑，来验证chatGPT编写的单元测试的覆盖率情况）

package com.github.secondCourse;
import java.util.Locale;
public class LocaleUtils {private static final String EMPTY = "";public Locale toLocale(final String str) {if (str == null) {return null;}if (str.isEmpty()) { // LANG-941 - JDK 8 introduced an empty locale where all fields are blankreturn new Locale(EMPTY, EMPTY);}if (str.contains("#")) { // LANG-879 - Cannot handle Java 7 script & extensionsthrow new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}final int len = str.length();if (len < 2) {throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}final char ch0 = str.charAt(0);if (ch0 == '_') {if (len < 3) {throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}final char ch1 = str.charAt(1);final char ch2 = str.charAt(2);if (!Character.isUpperCase(ch1) || !Character.isUpperCase(ch2)) {throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}if (len == 3) {return new Locale(EMPTY, str.substring(1, 3));}if (len < 5) {throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}if (str.charAt(3) != '_') {throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}return new Locale(EMPTY, str.substring(1, 3), str.substring(4));}return parseLocale(str);}private Locale parseLocale(final String str) {if (isISO639LanguageCode(str)) {return new Locale(str);}final String[] segments = str.split("_", -1);final String language = segments[0];if (segments.length == 2) {final String country = segments[1];if (isISO639LanguageCode(language) && isISO3166CountryCode(country) ||isNumericAreaCode(country)) {return new Locale(language, country);}} else if (segments.length == 3) {final String country = segments[1];final String variant = segments[2];if (isISO639LanguageCode(language) &&(country.length() == 0 || isISO3166CountryCode(country) || isNumericAreaCode(country)) &&variant.length() > 0) {return new Locale(language, country, variant);}}throw new IllegalArgumentException("Invalid locale format: " + str);}private boolean isISO639LanguageCode(final String str) {return isAllLowerCase(str) && (str.length() == 2 || str.length() == 3);}private boolean isISO3166CountryCode(final String str) {return isAllUpperCase(str) && str.length() == 2;}private boolean isNumericAreaCode(final String str) {return isNumeric(str) && str.length() == 3;}private boolean isAllLowerCase(final CharSequence cs) {if (cs == null || isEmpty(cs)) {return false;}final int sz = cs.length();for (int i = 0; i < sz; i++) {if (!Character.isLowerCase(cs.charAt(i))) {return false;}}return true;}private boolean isAllUpperCase(final CharSequence cs) {if (cs == null || isEmpty(cs)) {return false;}final int sz = cs.length();for (int i = 0; i < sz; i++) {if (!Character.isUpperCase(cs.charAt(i))) {return false;}}return true;}private boolean isEmpty(final CharSequence cs) {return cs == null || cs.length() == 0;}private boolean isNumeric(final CharSequence cs) {if (isEmpty(cs)) {return false;}final int sz = cs.length();for (int i = 0; i < sz; i++) {if (!Character.isDigit(cs.charAt(i))) {return false;}}return true;}
}

下面是原来为这个class编写的单元测试，运行测试，覆盖率在80%左右。

public class LocalUtilsTest {private LocaleUtils localeUtils;@Rulepublic ExpectedException exception = ExpectedException.none();@Beforepublic void setUp() {localeUtils= new LocaleUtils();}@Test()public void should_return_null_when_str_is_null() {assertThat(localeUtils.toLocale(null)).isEqualTo(null);}@Test()public void should_call_isEmpty_when_str_is_empty() {assertThat(localeUtils.toLocale("").getLanguage().isEmpty());assertThat(localeUtils.toLocale("").getCountry().isEmpty());}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_is_not_valid() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: #");localeUtils.toLocale("#");}@Testpublic void should_throw_exception_when_strLength_is_less_2(){exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: a");localeUtils.toLocale("a");}@Testpublic void should_throw_exception_when_strLength_is_less_3() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: _a");localeUtils.toLocale("_a");}@Testpublic void should_throw_exception_when_strLength_is_3_and_is_lowercase() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: _Aa");localeUtils.toLocale("_Aa");}@Testpublic void should_return_locale_when_strLength_is_3() {assertThat(localeUtils.toLocale("_AB").getCountry()).isEqualTo("AB");}@Testpublic void should_throw_exception_when_strLength_is_4() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: _ABC");localeUtils.toLocale("_ABC");}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_3_is_not_valid(){exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: _ABC_");localeUtils.toLocale("_ABC_");}@Testpublic void should_return_locale_when_strLength_is_5() {assertThat(localeUtils.toLocale("_AB_DE").getCountry()).isEqualTo("AB");}@Testpublic void should_return_locale_when_str_is_ISO639LanguageCode_and_length_is_2() {assertThat(localeUtils.toLocale("ab").getLanguage()).isEqualTo("ab");}@Testpublic void should_return_locale_when_str_is_ISO639LanguageCode_and_length_is_3() {assertThat(localeUtils.toLocale("abc").getLanguage()).isEqualTo("abc");}@Testpublic void should_return_locale_include_language_country_when_str_is_abc_AB() {assertThat(localeUtils.toLocale("abc_AB").getLanguage()).isEqualTo("abc");assertThat(localeUtils.toLocale("abc_AB").getCountry()).isEqualTo("AB");}@Testpublic void should_return_locale_include_language_country_when_str_is_abc_123() {assertThat(localeUtils.toLocale("abc_123").getLanguage()).isEqualTo("abc");assertThat(localeUtils.toLocale("abc_123").getCountry()).isEqualTo("123");}@Testpublic void should_return_locale_include_language_country_variant_when_str_is_abc_123_ef() {assertThat(localeUtils.toLocale("abc_123_ab").getLanguage()).isEqualTo("abc");assertThat(localeUtils.toLocale("abc_123_ab").getCountry()).isEqualTo("123");assertThat(localeUtils.toLocale("abc_123_ef").getVariant()).isEqualTo("ef");}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_is_abc_123_ef_d() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: abc_123_ef_d");localeUtils.toLocale("abc_123_ef_d");}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_substring_is_not_ISO3166CountryCode() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: abc_aB");localeUtils.toLocale("abc_aB");}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_is_not_ISO639LanguageCode() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: abC");localeUtils.toLocale("abC");}@Testpublic void should_throw_exception_when_str_substring_is_not_NumericAreaCode() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: abc_");localeUtils.toLocale("abc_");}@Testpublic void should_throw_exception_when_parsed_variant_length_is_0() {exception.expect(IllegalArgumentException.class);exception.expectMessage("Invalid locale format: abc_AB_");localeUtils.toLocale("abc_AB_");}
}

删除上面的单元测试，尝试用ChatGPT来自动化为上面的class编写单元测试，如下图所示：左边是输入的prompt，右边是ChatGPT生成的代码。

生成的单元测试的名称不是用下滑线分割，但是我更喜欢用下滑线来分割单元测试名称，另外，默认是用Assert来进行断言，我更希望用AssertJ来作为断言库，那么可以在上面的promp的基础上进行修改，结果如下所示：除了修改单元测试名称和断言库外，上一版本生成的单元测试中对于异常的验证使用了assertThrows方法，实际该方法不存在，所以再次修改promp，让chatGPT用ExpectedException来编写异常情况的case。

经过上面的修改后，编写全新的prompt，让chatGPT再次生成新的单元测试，修改后的Prompt如下所示：，copy单元测试到IDE工具上，虽然得到的覆盖率有点低(如下所示)，但可直接运行，无任何报错：

此时，再修改prompt添加了覆盖率的要求，此时，chatGPT对私有方法编写了单元测试，但同时也给出了提示信息“不建议对私有方法编写单元测试，应该直接调用公有方法进行覆盖”，具体如下所示：

另外，因为ChatGPT默认返回的tokens数量是4096，这包括输入的prompt的tokens个数和返回的response的tokens个数，所以，对于很长的代码，一次性生成完整的单元测试有难度，针对这种情况，建议在生成的基础版本上有针对的添加剩余的单元测试，即给ChatGPT更多的上下文信息来驱动生成单元测试。以下图为例，查看未覆盖的代码，针对性的给出prompt，让单元测试进一步完善。

修改Prompt，针对性的补充未覆盖的单元测试，修改后的prompt和自动生产的单元测试结果如下所示：可以看到单元测试中生成了len==3的case，另外还生成了len大于4的case，而对于边界值校验来说，真正需要的len是等于5和小于5且不等于3的情况，例如len==4的case，所以，在自动生成的基础上稍微修改下input就可以达到这个效果。

总结而言，在prompt中基础的输入信息是"用junit，assertjs编写单元测试，且单元测试方法名称用下划线分割，方法名称以should开头，异常验证部分使用Junit中的ExpectedException"，在基础prompt上，再结合实际情况输入针对性信息，即可借助chatGPT编写单元测试。

另外，需要注意一点：chatGPT有tokens的限制，所以，对于比较大的class，需要分段输入给chatGPT，否则返回的response结果有限。

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