Spring Boot 测试中的常见陷阱

1. 概述

测试是编程中最核心的主题之一。Spring 框架和 Spring Boot 通过提供测试框架扩展，引导我们编写精简、可测试的代码，并在后台实现大量自动化，从而提供了出色的测试支持。要运行 Spring Boot 集成测试，只需在测试类上添加 @SpringBootTest 注解。在 Spring Boot 测试指南中可以找到简短介绍。即使不使用 Spring Boot 而直接使用 Spring 框架，也能高效完成集成测试。

但开发测试越简单，踩坑的风险就越大。本文将深入探讨 Spring Boot 测试的执行机制，以及编写测试时需要特别注意的事项。

2. 陷阱示例

从一个简单案例开始：实现一个宠物管理服务（PetService）：

public record Pet(String name) {}

@Service
public class PetService {

    private final Set<Pet> pets = new HashSet<>();

    public Set<Pet> getPets() {
        return Collections.unmodifiableSet(pets);
    }

    public boolean add(Pet pet) {
        return this.pets.add(pet);
    }
}

服务需要避免重复宠物，测试用例如下：

@SpringBootTest
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    @Test
    void shouldAddPetWhenNotAlreadyExisting() {
        var pet = new Pet("Dog");
        var result = service.add(pet);
        assertThat(result).isTrue();
        assertThat(service.getPets()).hasSize(1);
    }

    @Test
    void shouldNotAddPetWhenAlreadyExisting() {
        var pet = new Pet("Cat");
        var result = service.add(pet);
        assertThat(result).isTrue();
        // 尝试第二次添加
        result = service.add(pet);
        assertThat(result).isFalse();
        assertThat(service.getPets()).hasSize(1);
    }
}

单独执行每个测试时一切正常，但一起运行时会失败：

测试结果异常

为什么测试会失败？如何避免？接下来我们先理清基础概念。

3. 功能测试的设计目标

功能测试用于验证需求并确保代码正确实现。因此测试本身必须可靠且易于理解，最好能自解释。但本文重点讨论以下设计目标：

回归性：测试必须可重复执行，结果必须确定
隔离性：测试间不能相互影响，执行顺序或并行执行不应改变结果
性能：测试应尽可能快速且节省资源，尤其是 CI 流水线或 TDD 中的测试

⚠️ Spring Boot 测试本质是集成测试，因为它们会初始化 ApplicationContext（即通过依赖注入初始化和装配 Bean）。因此隔离性需要特别关注——上述案例显然存在隔离问题。同时，性能也是 Spring Boot 测试的挑战。

核心结论：优先避免集成测试。对 PetService 的最佳测试方案是单元测试：

// 无注解
class PetServiceUnitTest {

    PetService service = new PetService();

    // ...
}

仅在必要时使用 Spring Boot 测试，例如需要验证框架处理（生命周期管理、依赖注入、事件处理）或测试特定层（HTTP 层、持久化层）时。

4. 上下文缓存机制

添加 @SpringBootTest 后，ApplicationContext 会启动并初始化 Bean。但为支持隔离，JUnit 会对每个测试方法重复此过程，导致每个用例创建一个 ApplicationContext，严重影响性能。为解决此问题，Spring 测试框架会缓存上下文并复用：

上下文缓存示意图

不同 ApplicationContext 仅在配置差异时创建（如 Bean 不同或应用属性不同）。详见 Spring 测试框架文档。由于配置在类级别定义，测试类内的所有方法默认共享同一上下文。

上下文缓存作为性能优化手段，与隔离性存在矛盾。因此只有确保测试隔离时才能复用 ApplicationContext。这也是 Spring Boot 测试在满足特定条件前不应并行执行 的关键原因。可通过不同 JVM 进程运行测试（如配置 Maven Surefire 插件的 forkMode），但这会绕过缓存机制。

4.1. PetService 解决方案

针对 PetService 测试，有几种解决方案（因其是有状态服务）：

方案一：使用 `@DirtiesContext`

@SpringBootTest
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    @Test
    @DirtiesContext
    void shouldAddPetWhenNotAlreadyExisting() {
        // ...
    }

    @Test
    @DirtiesContext
    void shouldNotAddPetWhenAlreadyExisting() {
        // ...
    }
}

标记上下文为"脏"，测试后关闭并移除缓存。严重牺牲性能，不推荐使用。

方案二：手动重置状态

@SpringBootTest
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    @AfterEach
    void resetState() {
        service.clear(); // 清空所有宠物
    }

    // ...
}

最佳方案：实现无状态服务

当前内存存储方式在可扩展环境中极不推荐，应改为持久化存储。

4.2. 陷阱：上下文数量激增

避免意外创建额外 ApplicationContext，需了解导致配置差异的因素：

直接配置 Bean（如 @ComponentScan、@Import、@AutoConfigureXXX）
激活 Profile（@ActiveProfiles）
记录事件（@RecordApplicationEvents）

@SpringBootTest
// 以下每个注解都会衍生出不同上下文
@ComponentScan(basePackages = "com.baeldung.sample.blogposts")
@Import(PetServiceTestConfiguration.class)
@AutoConfigureTestDatabase
@ActiveProfiles("test")
@RecordApplicationEvents
class PetServiceIntegrationTest {
    // ...
}

4.3. 陷阱：Mock 对象处理

Spring 测试框架集成了 Mockito。使用 @MockBean 时，Mock 实例会被放入 ApplicationContext，导致上下文无法与其他测试类共享：

@SpringBootTest
class PetServiceIntegrationTest {

    // 上下文无法共享
    @MockBean
    PetServiceRepository repository;

    // ... 
}

若需共享上下文，可通过 @TestConfiguration 定义 Mock 并自动重置：

@TestConfiguration
public class PetServiceTestConfiguration {

    @Primary
    @Bean
    PetServiceRepository createRepositoryMock() {
        return mock(
          PetServiceRepository.class,
          MockReset.withSettings(MockReset.AFTER)
        );
    }
}

@SpringBootTest
@Import(PetServiceTestConfiguration.class)
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;
    @Autowired // Mock
    PetServiceRepository repository;

    // ... 
}

4.4. 配置上下文缓存

通过日志查看缓存统计：

logging.level.org.springframework.test.context.cache=DEBUG

输出示例：

org.springframework.test.context.cache:
  Spring test ApplicationContext cache statistics:
  [DefaultContextCache@34585ac9 size = 1, maxSize = 32, parentContextCount = 0, hitCount = 8, missCount = 1]

默认缓存大小为 32（LRU 策略），可通过以下配置调整：

spring.test.context.cache.maxSize=50

5. 上下文配置优化

5.1. 配置自动检测

@SpringBootTest 默认从测试类所在包开始向上查找 @SpringBootConfiguration 注解类（通常是主应用类），读取配置创建上下文。

5.2. 最小化上下文

方案一：使用内部配置类

@SpringBootTest
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    @Configuration
    static class MyCustomConfiguration {

        @Bean
        PetService createMyPetService() {
            // 自定义服务实现
        }
    }

    // ...
}

完全禁用 @SpringBootConfiguration 自动检测。

方案二：指定加载类

@SpringBootTest(classes = PetService.class)
public class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    // ...
}

方案三：使用基础 Spring 测试

@ExtendWith(SpringExtension.class)
@ContextConfiguration(classes = PetService.class)
class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;

    // ...
}

5.3. 测试切片

Spring Boot 提供多种测试切片（如 @WebMvcTest、@DataJpaTest），仅加载特定层配置。详见 Spring Boot 文档。

5.4. 上下文优化 vs 缓存

优化单个测试启动速度可能增加整体执行时间（因创建更多上下文）。建议复用现有配置而非过度优化。

6. 建议：自定义切片

为平衡上下文数量与大小，可定义一组自定义切片（如按层划分），在所有测试中统一使用：

@Documented
@Inherited
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@ExtendWith(SpringExtension.class)
@ComponentScan(basePackageClasses = PetsDomainTest.class)
@Import(PetsDomainTest.PetServiceTestConfiguration.class)
@ActiveProfiles({"test", "domain-test"})
@Tag("integration-test")
@Tag("domain-test")
public @interface PetsDomainTest {

    @TestConfiguration
    class PetServiceTestConfiguration {

        @Primary
        @Bean
        PetServiceRepository createRepositoryMock() {
            return mock(
              PetServiceRepository.class,
              MockReset.withSettings(MockReset.AFTER)
            );
        }
    }
}

使用方式：

@PetsDomainTest
public class PetServiceIntegrationTest {

    @Autowired
    PetService service;
    @Autowired // Mock
    PetServiceRepository repository;

    // ...
}

7. 其他陷阱

7.1. 测试配置差异

集成测试应尽可能接近生产环境。但测试框架会自动调整应用行为（如禁用可观测性功能）。若需测试观测能力，需通过 @AutoConfigureObservability 显式启用。

7.2. 包结构设计

测试特定层时，推荐按包结构组织组件。例如使用 MapStruct 时：

@ExtendWith(SpringExtension.class)
public class PetDtoMapperIntegrationTest {

    @Configuration
    @ComponentScan(basePackageClasses = PetDtoMapper.class)
    static class PetDtoMapperTestConfig {}

    @Autowired
    PetDtoMapper mapper;

    // ...
}

这会初始化同包及子包所有 Bean，因此建议按领域/层划分包结构。

8. 总结

本文深入分析了 Spring Boot 测试中的常见陷阱，重点探讨了 ApplicationContext 缓存机制与测试隔离性的平衡。关键结论包括：

✅ 优先使用单元测试而非集成测试
✅ 谨慎处理有状态 Bean 的测试隔离
✅ 合理利用上下文缓存与测试切片
✅ 统一测试配置避免上下文激增

所有代码示例可在 GitHub 获取。

Persistence

REST

Security