实战 | Java 服务端和 Android 端手工测试覆盖率统计的实现
原创 风雨夜阑听 4月10日
来自专辑
测试开发实战干货 | 原创合辑
本文为霍格沃兹测试学院优秀学员关于后端和 App 端手工测试覆盖率的学习笔记。测试开发进阶学习，文末加群。
一、前言
代码测试覆盖率工具流行了这么多年，已经有很多成熟方案比如 Jacoco，我司近一段时间开始了这方面的摸索，很荣幸这个任务到了我的手里，于是乎就开始踩坑之旅。
之前已经搞定了 Java 后端的覆盖率统计，由于我们没有 UT，毫无疑问使用的还是 On-the-fly 模式，最近几天开始了 App 端的手工测试覆盖率统计之旅，中间出现了一些坑，有的很快就搞定了，有的也多多少少占用了不少时间，在此记录一下，抛砖引玉，大家一起探讨。
二、思路整理
2.1 关于 Java 端
我们都知道，Jacoco 流行了这么多年，无疑是解决 Java 后端覆盖率的不二之选 (至于 Emma，当然也是先驱，只不过我们没有选择)。分析了我司关于 Java 端项目的现状，总结了如下几点：
- 老牌的项目，使用 Java6, 框架就是 ssh ，一般来说都是 Ant 构建，jetty 部署。
- 稍微新一点的项目，使用 Java8，主框架 SSM，一般直接 maven 构建，maven 的 tomcat 插件部署或者打成 war 包用 tomcat 部署。
- 再新一点的项目，使用 Java8，就是 Springboot 和 Spring Cloud 框架，maven 的 springboot 插件部署或者 war 包用 tomcat 部署，或者打成 jar 包，直接用 Java 命令启动。
终其一点，还是要用 On-the-fly 模式，方便。
2.2 关于 Android 端
基本清一色 Android Studio 开发，gradle 构建打包
2.3 关于覆盖率环境的部署和收集
研究过 Jacoco 的都知道，它支持多种方式的部署和报告生成。但总结到一点，还是修改启动时候的 JVM 参数，-Javaagent 配置一下，但是不同的构建工具有其封装方式，Ant 和 Maven 也是 shell 或者 bat 脚本，对一系列操作的封装，底层依然是 Java 命令的调用。
所以一个万能的方式，就是修改 Ant 和 mvn 的脚本，直接修改其脚本中用到的 JAVA_OPTS 参数，但是弊端也很明显，就是会对所有的 Ant 和 mvn 命令生效，因此并不可取。
所以，还是选择了针对特定构建和打包方式的启动适配。
比如:
- Ant 启动
可以修改 build.xml，在启动部署的 target(比如我司是用 startJetty) 中配置一个 jvmarg，设置成需要启动的 Jacoco 配置，如下所示：
<target name="startJetty">
<mkdir dir="../logs" />
<mkdir dir="../heapdump" />
<java classname="com.tianque.JettyProduction" spawn="true" classpath="${classes.dir}" classpathref="all.lib" fork="true">
<arg value="${port}" />
<arg value="${listenerport}" />
<arg value="${path}" />
<arg value="${rootdir}" />
<arg value="${openJob}" />
<jvmarg value="-Javaagent:/home/admin/Jacocoagent/Jacocoagent.jar=includes=*,output=tcpserver,port=8888,address=192.168.1.105" />
- Maven 启动
mvn 启动的时候，看过 mvn 脚本的大概知道，他提供了一个 MAVEN_OPTS 这个环境变量，可以临时修改启动参数，因此对 mvn tomcat7:run 或者 mvn springboot:run 这种方式部署项目，可以选择临时修改它，来完成 Jacoco 的注入，如下所示:
export MAVEN_OPTS="-Javaagent:$JacocoJarPath=includes=*,output=tcpserver,port=2014,address=192.168.110.1"
之后，在运行 mvn xx:run（需要后台启动的话，加上 nohup 也无可厚非），这样基本可以注入 Jacoco agent 了。
部署之后，再设置：
export MAVEN_OPTS=""
就可以恢复，或者换个 terminal 窗口，也可以恢复，这样不用动任何的后端代码，也不会对当前的服务器环境造成污染，开发在测试环境部署的时候，有很多会喜欢这种方式。
- jar 启动 Ant
这个就更简单了，因为这个是最原始也是直接的 Java 应用启动方式
Java -Javaagent: $JacocoJarPath=includes=*,output=tcpserver,port=2014,address=192.168.110.1 -jar xxxxxxxxxx.jar
此处需要注意-Javaagent 这个参数的放置位置，因为放在 .jar 包之前是针对 jvm 设置，放到 .jar 之后是针对 jar 包里启动的 main 方法 args 的参数，位置放错，就会注入 Jacoco 失败。
- tomcat 启动
这种方式，就是改变 tomcat 的启动文件，catalina.sh 或者 catalina.bat 中的 JAVA_OPTS 参数，这个网上文档有很多，不再多说。
2.4 关于覆盖率数据的收集和报告生成
这也有很多方式，比如用 Ant 的 build.xml 和 maven 的 Jacoco 插件来收集和生成报告，这个网上也有很多，不再多议。
但其实看过官方文档的就知道，其实 Jacoco 自己提供了 API，来收集和生成报告，这是比较原始的方式，也是最好用的方式。
Jacoco 给出的 API 示例如下:
Jacoco 官方的 API 示例地址:
https://www.Jacoco.org/Jacoco/trunk/doc/API.html
为了降低测试部对这些知识的学习成本，我选择了统一的方式，用 API 来收集和生成报告，这样以来，测试人员需要介入的地方就只剩下了带有 Jacoco agent 的测试环境部署，剩余的事情，交给我就行了。
因此，花了点时间做了个覆盖率的收集和生成报告的平台，这个后面会简单说下，不是为了炫耀也不是为了拿绩效，就是单纯想减少学习成本 (这样大家就不会抱怨还要学习 Ant 的知识啦、maven 的知识啦、可能还需要学习 Java 的知识啦，虽然这是好的，但是我相信还是有很多人不愿意投入的)。
2.5 关于 App 端覆盖率的收集和报告生成
关于 App 端的覆盖率收集和报告生成，社区有很多帖子介绍，我稍后也会提到，给我帮助很多。
主要思路，就是先拿到手工测试的覆盖率数据，因为这里是用 offline 的方式生成的，这一点好像途径并不多，但比较麻烦，还是要懂 Android 端的开发知识 (比如 AS 的使用、gradle 的配置和任务执行、Android 工程代码的结构、甚至还要懂一些 Groovy 的语法等等)，因为要涉及到对工程的一部分修改和打包。
拿到覆盖率数据之后，就可以生成报告了，那按照之前的说法，也有两种方式：
- 使用 Gradle 的 Jacoco plugin，它给出了生成报告的任务，这些可以看参考资料。
- 有了前面的覆盖率收集和报告生成平台，既然收集不需要了，那么报告生成是可以复用的嘛，于是乎做了下对 Gradle 工程的适配，只要上传 App 端的 exec 文件，就可以生成报告。
我选择了后者，还是那句话，因为如果用前者，那势必要给测试人员讲解 Android 开发一些相关知识 (生成报告的时候，还要涉及到源码和 class 文件的配置，以及涉及到多模块的收集配置)
四、App 端覆盖率进行时遇到的坑
按照上述的这些精彩文章里，对 Android 端的代码覆盖率统计的介绍里，照理来说应当一气呵成了，但还是遇到了一些坑。
比如: 在收集到手机端的覆盖率数据之后，传到后台，开始生成的时候，一直报以下错误：
[ERROR] c.a.p.t.j.ReportGenerator - IO 异常 ,Cannot read execution data version 0x1006. This version of Jacoco uses execution data version 0x1007.
[ERROR] c.a.p.e.GlobalExceptionHandler -
com.administrator.platform.exception.base.BusinessValidationException: 覆盖率的 Jacoco 版本不匹配:Cannot read execution data version 0x1006. This version of Jacoco uses execution data version 0x1007.
经过分析，这是覆盖率数据和当前所用生成报告的 Jacoco 版本不一致，我用的是 0.8.1-snapshort 版本，它支持的版本是 0X1007，这个从 Jacoco 的源码可以看到：
很显然，是 App 端生成的覆盖率数据版本低了。
可是按照上面的文档，Jacoco 中的 toolVersion 已经设置成 0.8.1 了啊，它肯定支持的也是 0X1007 啊。
而且查了官方给出的文档，对应关系如下:
GitHub 地址在:
https://github.com/Jacoco/Jacoco/wiki/ExecFileVersions
五、填坑经历
截止到此时，坑已经出现了，那肯定要填，于是乎就开始了一系列排查问题过程：
5.1 首先怀疑的是 toolVersion
于是乎做了以下尝试
- 第一步，改版本
往高了调和往低了调都不行，依然是无法解析。
- 第二步，把这个版本删除 (设置为空字符串 “”)
我去，覆盖率数据依然能出来，这说明这个 plugin 中设置的这个 toolVersion 对这个 apk 生成的时候不生效啊。
- 第三步，把那个 testCoverageEnabled 设置成 false
很好，报错了，ClassNotFound，这就对了，于是乎有了后续的步骤。
5.2 找移动端开发负责人
询问这个 Jacoco 的机制，结果跟社区的文章里和网上能查到的大都差不多。
但是他给了另一个提示：“我们这个 Jacoco 插件当前的运行方式是编译期，而不是运行期”。因为在此之前，我跟他描述了我们的需求，基本确定了我们的生成方式，是运行期而不是编译期，既然是在 APK 的代码里可以用反射查找到，那说明：
Jacoco 的代码库，确实被打到了 apk 里面。
5.3 换 AS 版本
原来用的 181，改成了最新的 193，没有解决。
5.4. 换 Gradle 版本
原来我们工程内置的是 4.1 版本，换成了其他版本，有的太高了根本无法构建，有的 4.4 4.6 的基本还是同样的问题。
5.5. 新思路，查依赖的库
从 task 里，找到了 dependencies 这个任务，运行了下，发现确实依赖的是 0.7.4.201502262128
```java
| +--- project :message
| | +--- org.Jacoco:org.Jacoco.agent:0.7.4.201502262128
| | +--- project :user (*)
| | \--- project :coreLibrary (*)
| +--- project :highlights
| | +--- org.Jacoco:org.Jacoco.agent:0.7.4.201502262128
| | +--- project :user (*)
| | +--- project :comment (*)
| | \--- project :coreLibrary (*)
| +--- project :search
| | +--- org.Jacoco:org.Jacoco.agent:0.7.4.201502262128
而且解析 apk，发现确实 apk 里面集成的也是这个版本，如图所示:
更加确定了这个版本，其实目前来说没有受我们当前代码的控制， 继续从 build.gradle，找到其他依赖的库，挨个查看，主要找的是根目录下面的依赖。
在找了数十个依赖都无果之后，让我发现了这个库：
classpath 'com.android.tools.build:gradle:3.0.1
我们的代码当前引的是 3.0.1 版本，于是乎在 Maven 中央仓库中去找了下看看，地址如下:
https://mvnrepository.com/artifact/com.android.tools.build/gradle/3.0.1
它引用了一个编译期依赖: com.android.tools.build:gradle-core:3.0.1，地址如下:
https://mvnrepository.com/artifact/com.android.tools.build/gradle-core/3.0.1
如下图所示：
哇哦，发现了新大陆，它里面引用了 Jacoco 的库，也确实是 0.7.4.201502262128 版本，后面的事情就没有任何选择滴开始了，升级这个版本！！！！
六、升级版本做了什么
可全局查找该属性所在位置，本例中，在项目工程下的 build.gradle 声明 , 修改后如下:
- 修改 com.android.tools.build:gradle 版本
dependencies { classpath 'com.android.tools.build:gradle:3.2.1' ... }
- 原 compile 指令换成 API
- 原 testCompile 指令换成 testImplementation
- 原 provided 指令换成 compileOnly
- 原 instrumentTest 换成 androidTest
- 在 gradle.properties 文件增加两个属性
android.enableD8.desugaring=trueandroid.useDexArchive=true
当然，还可能有其他需要适配的地方，这就跟项目有关了，改到这个地方，我的问题已经基本解决了。
七、最后的分析
按照上述的解决问题分析，最终顺利生成了报告。
总结了下，其实在这个过程中，我们需要做的地方，最重要的也就是在 debug 版本里打开 testCoverageEnabled 这个开关，剩余的事情，其实根生成报告的方式有关了，如果按照 API 来生成报告，理论上来说，关于 Jacoco 的其他地方，都不需要改动。
- Gradle 的这个 Jacoco plugin
肯定是要 apply 这个插件的，这是前提。
- testCoverageEnabled
这个属性，在 debug 版本里，要设置为 true，不然会无法生成。
- Jacoco 的 toolVersion
这个版本号的设置，其实只影响用 task 来生成 Jacoco 的报告，以及在编译期运行单元测试的时候生效，在你打完 debug 包进入 apk 之后，其实它就不生效了。
- 关于对 Jacoco 的配置
在 build.gradle 中对 Jacoco 的配置，其实只是针对 Jacoco 做了任务的扩展，可以让你改变 Jacoco 插件对 Jacoco 库引用的一些默认配置。
比如生成报告的时候引用的 Jacoco agent 和 Jacoco Ant ，以及扩展一些其他生成报告的任务，可以修改 class 的文件夹属性和 src 属性以及 exec 文件的路径(这里理解的比较浅，可能会有误解，还请大家仔细研究)。
- APK 运行期间生成 exec 数据
划个重点： 因为我们是对 API 的运行期做的覆盖率数据统计，所以主管这个 Jacoco 数据生成的，其实控制在下面这个库里 。
classpath 'com.android.tools.build:gradle:3.2.1'
这么看来，之前参考资料里面介绍的如此顺利，也恰好是因为他们用的这个构建版本刚好是支持 0.7.5 以上的 Jacoco core，这好像在 3.1.4(获取还有再低点的，我没仔细看) 以后就支持了，我选择的 3.2.1 内置的好像是 0.7.9+ 的。
八、覆盖率平台
其实不能算是平台，只能说是内部用的一个小工具，有点丑，整体界面如下：
覆盖率统计列表界面:
覆盖率信息配置界面:
最后感谢在摸索的过程中，参考了很多有价值的文章，感谢指引，也欢迎大家一起探讨。
References
[1] Android 手工测试的代码覆盖率: Android 手工测试的代码覆盖率 · TesterHome
[2] 浅谈代码覆盖率: 浅谈代码覆盖率 · TesterHome
[3] Android 手工测试代码覆盖率增强版: Android 手工测试代码覆盖率增强版 · TesterHome
[4] Jacoco 统计 Android 代码覆盖率 [instrument 方式]: Jacoco 统计 Android 代码覆盖率 [instrument 方式] · TesterHome
[5] Android Jacoco 代码覆盖率测试入门: Android jacoco 代码覆盖率测试入门 · TesterHome
[6] 定制触发条件| Jacoco 统计 Android 代码覆盖率: [定制触发条件] jacoco 统计 Android 代码覆盖率 · TesterHome
[7] AngryTester: https://github.com/AngryTester/Jacoco