使用 Maven 并行执行 JUnit 测试

1. 简介

大多数情况下，串行执行测试完全没问题。但在项目规模变大、测试用例增多时，串行执行就成了性能瓶颈。这时候，并行执行测试就成了提升 CI/CD 效率的利器。

本文将详细介绍如何结合 JUnit 与 Maven 的 Surefire 插件实现测试的并行化。我们会先覆盖单模块内的并行执行，再扩展到多模块项目中的并行构建与测试。内容不讲基础概念，直奔主题，适合有一定经验的开发者参考，避免踩坑。

2. Maven 依赖

要启用并行测试，需确保使用 JUnit 4.7+ 和 **Surefire 插件 2.16+**。低于此版本的组合不支持完整的并行能力。

✅ 推荐依赖配置如下：

<dependency>
    <groupId>junit</groupId>
    <artifactId>junit</artifactId>
    <version>4.12</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
    <version>2.21.0</version>
</plugin>

⚠️ 注意：

JUnit 5 需使用 junit-platform-surefire-provider，本文基于 JUnit 4 示例，但原理相通
Surefire 版本过低会导致并行参数不生效，建议直接用 2.20+ 避免踩坑

Surefire 支持两种并行模式：

✅ 多线程模式：在同一个 JVM 内通过线程并行执行测试（内存共享，速度快）
✅ 进程分叉模式（Forking）：启动多个 JVM 进程，隔离执行（无共享内存，更安全）

下面分别展开。

3. 并行执行测试

要启用并行，测试类无需特殊注解，只要使用 JUnit 默认的 Runner（即 ParentRunner 的子类）即可。大多数标准测试类都满足条件。

3.1 使用 `parallel` 参数控制并行粒度

通过 <parallel> 参数指定并行的粒度级别，这是核心配置。

支持的值包括：

粒度	说明
`methods`	每个测试方法在独立线程中执行
`classes`	每个测试类在独立线程中执行
`classesAndMethods`	类和方法均可并行
`suites`	测试套件（Test Suite）并行
`suitesAndClasses`	套件和类并行
`suitesAndMethods`	套件和方法并行
`all`	所有层级全部并行

🌰 示例：启用最彻底的并行化

<configuration>
    <parallel>all</parallel>
    <useUnlimitedThreads>true</useUnlimitedThreads>
</configuration>

接下来需要控制线程数量：

threadCount：指定最大线程数
useUnlimitedThreads：启用后，线程数 = CPU 核心数 × perCoreThreadCount
perCoreThreadCount：是否按每核创建线程（默认 true）

🌰 示例：限制总线程数

<configuration>
    <parallel>all</parallel>
    <threadCount>10</threadCount>
    <perCoreThreadCount>false</perCoreThreadCount>
</configuration>

3.2 细粒度线程数控制

如果想对不同层级分别控制线程数，可使用以下参数：

<threadCountSuites>2</threadCountSuites>
<threadCountClasses>2</threadCountClasses>
<threadCountMethods>6</threadCountMethods>

✅ 使用建议：

当 parallel=all 时，上述三个参数可精确控制各层级并发数
若省略某一层（如 threadCountMethods），Surefire 会自动分配剩余线程
但必须保证：threadCount >= threadCountClasses + threadCountSuites + ...

⚠️ 注意：即使使用 useUnlimitedThreads=true，也可通过 threadCountClasses 等参数限制特定层级的并发数，避免资源耗尽。

3.3 设置超时机制

并行测试一旦卡住，可能拖垮整个构建。因此建议设置超时保护。

Surefire 提供两个超时参数：

参数	作用
`parallelTestTimeoutForcedInSeconds`	到时强制中断所有运行中的测试，丢弃队列中未执行的测试
`parallelTestTimeoutInSeconds`	到时停止新测试执行，但允许正在运行的测试完成

🌰 示例：

<parallelTestTimeoutForcedInSeconds>5</parallelTestTimeoutForcedInSeconds>

<parallelTestTimeoutInSeconds>3.5</parallelTestTimeoutInSeconds>

✅ 建议：

使用 Forced 版本防止 CI 挂起
超时后测试会标记为失败，便于快速发现问题

3.4 注意事项与踩坑点

并行执行虽快，但有副作用，需特别注意：

❌ 静态方法的并发安全问题
Surefire 会在主线程中调用以下注解的方法：

@Parameters
@BeforeClass
@AfterClass

这些方法不会并行执行，但如果它们操作了共享状态（如静态变量），仍可能引发内存不一致或竞态条件。

❌ 共享状态的测试类不适用并行
例如：

修改系统属性（System.setProperty）
操作静态缓存
写临时文件且路径固定

✅ 建议：

尽量让测试无状态
使用随机端口、临时目录隔离资源
必要时使用 synchronized 或 @NotThreadSafe 标记

4. 多模块项目的并行构建

前面讲的是单模块内测试的并行。但在多模块项目中，默认情况下，Maven 会串行构建模块，导致测试也无法并行。

解决方案：使用 Maven 的 -T 参数启用并行构建。

🌰 示例：

# 使用 4 个线程构建
mvn -T 4 clean test

# 按每核 1 个线程（推荐，可移植）
mvn -T 1C clean test

✅ 效果：

多个模块的构建和测试可同时进行
显著缩短整体 CI 时间
尤其适合微服务或模块化单体项目

⚠️ 注意：

-T 控制的是构建线程，不影响模块内部的测试并行（那是 Surefire 的事）
建议与 Surefire 的并行配置叠加使用，实现“内外双重并行”

5. JVM 分叉（Forking）模式

前面的并行是基于线程的，所有测试运行在同一个 JVM 中，共享内存空间。

虽然高效，但也带来了风险：

类加载器污染
静态变量残留
第三方库状态未清理

解决方案：使用 Forking 模式，每个测试运行在独立的 JVM 进程中。

启用 Forking

通过 forkCount 参数指定分叉的 JVM 数量：

<forkCount>3</forkCount>

默认值为 1，即每个模块启动一个新 JVM 执行所有测试
设为 0 表示禁用分叉（所有测试在主线程 JVM 执行）

支持动态计算：

<forkCount>2.5C</forkCount>

🌰 含义：每 CPU 核心创建 2.5 个 JVM。例如 2 核机器 → 最多 5 个分叉。

复用 Forked JVM

默认情况下，Surefire 会复用创建的 JVM 进程（类似线程池），以减少启动开销。

如需每个测试类后销毁 JVM（更彻底隔离），可关闭复用：

<forkCount>2</forkCount>
<reuseForks>false</reuseForks>

✅ 使用建议：

reuseForks=true：性能优先，适合稳定测试
reuseForks=false：隔离优先，适合有状态或不稳定测试

6. 总结

本文系统梳理了 Maven + JUnit 实现测试并行化的完整方案：

✅ 线程级并行：通过 parallel + threadCount 实现，速度快但需注意并发安全
✅ 进程级并行：通过 forkCount 实现，隔离性好，适合复杂场景
✅ 多模块并行：使用 -T 参数开启模块间并行构建
✅ 超时保护：避免测试卡死，提升 CI 稳定性

📌 最佳实践建议：

先从 parallel=classes + forkCount=2C 开始尝试
避免测试间共享状态
结合 CI 环境合理设置线程/进程数，避免资源争抢

文中所有示例代码已整理至 GitHub：

👉 https://github.com/tech-tutorial/parallel-tests-junit

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