Selenium Webdriver 中的隐式等待与显式等待

1. 概述

Web应用测试的一大挑战在于处理页面的动态特性。页面加载需要时间，元素可能延迟出现。为此，Selenium提供了等待机制，帮助我们在元素出现、消失或可点击时再继续执行测试。

本文将深入探讨不同等待类型的区别及使用方法，对比隐式等待与显式等待，并分享Selenium测试中使用等待的最佳实践。

2. Selenium 中的等待类型

Selenium提供了多种等待机制，用于等待元素出现、消失或变为可点击状态。这些机制可分为三类：隐式等待、显式等待和流畅等待。

为便于演示，我们先定义几个页面定位常量：

private static final By LOCATOR_ABOUT = By.xpath("//a[starts-with(., 'About')]");
private static final By LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG = By.xpath("//h3[normalize-space()='About Baeldung']");
private static final By LOCATOR_ABOUT_HEADER = By.xpath("//h1");

2.1 隐式等待

隐式等待是全局设置，作用于整个Selenium脚本中的所有元素。 当元素未找到时，它会等待指定时间后才抛出异常。每会话只能设置一次，后续无法修改，默认值为0。

以下代码将隐式等待设为10秒：务必在初始化WebDriver实例后立即设置：

driver.manage().timeouts().implicitlyWait(Duration.ofSeconds(10));

使用隐式等待后，测试代码中无需显式等待任何元素。

下面这个简单测试访问www.baeldung.com并通过头部菜单跳转到About页面。可以看到代码中没有显式等待指令，在10秒隐式等待下测试通过：

void givenPage_whenNavigatingWithImplicitWait_ThenOK() {
    final String expected = "About Baeldung";
    driver.navigate().to("https://www.baeldung.com/");

    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT).click();
    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG).click();

    final String actual = driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_HEADER).getText();
    assertEquals(expected, actual);
}

⚠️ 踩坑提醒：不设置隐式等待会导致测试失败！

2.2 显式等待

显式等待是更灵活的等待方式，允许等待特定条件满足后再继续执行测试。

我们可以使用ExpectedConditions类定义条件（如元素存在/消失）。若指定时间内条件未满足，将抛出异常。

WebDriver检查预期条件的轮询频率固定为500 ms。由于显式等待非全局设置，可为不同操作设置不同条件和超时时间。

回顾前文测试，没有隐式等待时会失败。现在我们改用显式等待实现：

首先创建超时10秒的Wait实例：

WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(TIMEOUT));

然后使用此实例调用until()配合ExpectedConditions。此处使用visibilityOfElementLocated(..)：

在操作元素（如点击）前，需等待元素可见或可点击：

void givenPage_whenNavigatingWithExplicitWait_thenOK() {
    final String expected = "About Baeldung";
    driver.navigate().to("https://www.baeldung.com/");

    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT).click();
    wait.until(ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG));

    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG).click(); 
    wait.until(ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(LOCATOR_ABOUT_HEADER));

    final String actual = driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_HEADER).getText();
    assertEquals(expected, actual);
}

虽然需要手动管理等待，但灵活性大幅提升，能显著改善测试性能。

ExpectedConditions类提供了多种实用方法：

elementToBeClickable()
invisibilityOf()
presenceOfElementLocated()
textToBePresentInElement()
visibilityOf()

2.3 流畅等待

流畅等待是显式等待的增强版，提供更精细的等待控制。 它允许我们自定义预期条件和轮询机制。

同样改造前文测试，只需修改Wait实例的创建方式，指定轮询频率：

Wait<WebDriver> wait = new FluentWait<>(driver)
  .withTimeout(Duration.ofSeconds(TIMEOUT))
  .pollingEvery(Duration.ofMillis(POLL_FREQUENCY));

测试代码与显式等待完全一致：

void givenPage_whenNavigatingWithFluentWait_thenOK() {
    final String expected = "About Baeldung";
    driver.navigate().to("https://www.baeldung.com/");

    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT).click();
    wait.until(ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG));

    driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_BAELDUNG).click();
    wait.until(ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(LOCATOR_ABOUT_HEADER));

    final String actual = driver.findElement(LOCATOR_ABOUT_HEADER).getText();
    assertEquals(expected, actual);
}

3. 隐式等待 vs 显式等待

两者都用于等待元素出现，但存在关键差异：

对比维度	隐式等待	显式等待
超时设置	全局默认超时	针对特定条件的局部超时
等待条件	仅等待元素出现	可等待多种条件（可见/可点击等）
作用域	整个会话全局生效	仅作用于指定元素
异常类型	`NoSuchElementException`	`TimeoutException`

✅ 简单总结：

隐式等待适合简单场景，只需元素出现
显式等待适合复杂场景，需精确控制条件

⚠️ 官方警告：不要混用两种等待！

警告：不要混用隐式和显式等待。混用会导致不可预测的等待时间。例如设置隐式等待10秒+显式等待15秒，可能实际等待20秒才超时。

4. 最佳实践

使用Selenium等待机制时，请遵循这些实践：

始终使用等待：等待元素加载是自动化测试的关键步骤
优先使用显式等待：隐式等待在元素不存在时会延长测试失败时间
灵活使用流畅等待：当需要反复验证特定条件时，流畅等待提供更精细控制
设置合理超时：
- ❌ 超时过短 → 误报失败
- ❌ 超时过长 → 测试执行效率低
善用ExpectedConditions：确保测试等待正确条件，并在条件未满足时快速失败

5. 处理 StaleElementReferenceException

StaleElementReferenceException（陈旧元素引用异常）发生在定位的元素失效时，常见于DOM更新后。

解决方案：每次异常时重新定位元素。 捕获异常后重新定位并重试操作，但需限制重试次数：

boolean stale = true;
int retries = 0;
while(stale && retries < 5) {
    try {
        element.click();
        stale = false;
    } catch (StaleElementReferenceException ex) {
        retries++;
    }
}
if (stale) {
    throw new Exception("Element is still stale after 5 attempts");
}

✅ 进阶方案： 封装WebElement和WebDriver，内部处理异常。这样测试代码无需关心StaleElementReferenceException，只需在封装类中处理可能抛出该异常的方法。

6. 总结

等待机制是编写高效Selenium测试的关键环节。合理使用等待可以：

避免时序问题
确保元素加载完成再交互
降低测试失败率

显式等待比隐式等待提供更精确的控制。当需要更精细控制时，流畅等待允许自定义轮询频率检查特定条件。

遵循最佳实践能显著提升自动化测试的效率和可靠性。所有示例代码可在GitHub获取。

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