✅单测覆盖率是如何统计的？原理是什么？
典型回答
我们在跑单元测试的时候，经常会有一个覆盖率的指标，甚至很多发布过程要求覆盖率一定要达到一定的百分比。
那么，单测覆盖率是如何统计出来的呢？底层的实现原理是什么呢？
单测覆盖率的统计原理其实是通过字节码插桩实现的， 即在编译时在代码中插入一些特殊的监控代码，来记录测试执行过程中代码的执行情况，进而得出代码的覆盖情况。这些监控代码可以在运行时记录代码被执行的情况，也可以在编译时生成代码覆盖率报告。
常见的单测覆盖率统计工具有JaCoCo、Emma、Cobertura等，这些工具可以在编译时或者运行时对代码进行插桩，记录代码的执行情况，并生成覆盖率报告。
扩展知识
字节码插桩
Java字节码插桩技术是指在编译期或运行期，通过修改Java字节码的方式，向代码中插入额外的代码，它可以在不改变Java源代码的情况下，对Java应用程序的运行时行为进行监控、调试、分析和优化等。例如实现性能监控、代码覆盖率检测、代码安全扫描等。
字节码插桩技术通常包括以下几个步骤：
- 生成目标类的字节码，这可以通过Java编译器（如javac）或其他工具（如AspectJ）完成。
- 解析字节码，识别需要插桩的代码区域（如方法、循环、异常处理等）。
- 插入额外的字节码，这些字节码通常是通过编写Java代码来实现的，并通过字节码生成库（如ASM、Javassist等）生成对应的字节码。
- 将修改后的字节码重新写回到磁盘或内存中，以便后续使用。
假设我们需要对一个Java方法进行性能监控，我们可以在方法的入口和出口处分别插入计时器，来统计方法的执行时间。这可以通过以下代码实现：
public class Monitor {
public static void start() {
long startTime = System.nanoTime();
// 将起始时间记录到ThreadLocal中，以便在方法返回时进行计算
ThreadLocalHolder.set("startTime", startTime);
}
public static void end() {
long endTime = System.nanoTime();
// 获取起始时间
long startTime = (long) ThreadLocalHolder.get("startTime");
// 计算方法执行时间
long elapsedTime = endTime - startTime;
System.out.println("Method execution time: " + elapsedTime + "ns");
}
}
public class Example {
public void method() {
Monitor.start();
// 执行方法逻辑
Monitor.end();
}
}
但是，如果需要对多个方法进行性能监控，就需要在每个方法中分别插入Monitor.start()和Monitor.end()，这样会导致代码重复，可读性差，并且容易漏掉一些方法。这时，我们就可以使用字节码插桩技术，在编译期或者运行期，自动向每个方法的入口和出口处插入Monitor.start()和Monitor.end()，来实现代码的统一性和可维护性。
具体实现可以使用字节码生成库ASM或Javassist来实现，这里以ASM为例。下面的代码演示了如何使用ASM对Example类进行字节码插桩：
import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;
import java.io.IOException;
public class MonitorTransformer implements Opcodes {
public static byte[] transform(byte[] classBytes) throws IOException {
ClassReader reader = new ClassReader(classBytes);
ClassWriter writer = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS | ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
ClassVisitor visitor = new ClassVisitor(Opcodes.ASM5, writer) {
@Override
public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc, String signature, String[] exceptions) {
MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
// 只为指定方法添加字节码插桩
if ("method".equals(name) && "()V".equals(desc)) {
mv = new MethodVisitor(Opcodes.ASM5, mv) {
@Override
public void visitCode() {
super.visitCode();
// 在方法执行之前插入字节码
mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "Monitor", "start", "()V", false);
}
@Override
public void visitInsn(int opcode) {
// 在方法返回之前插入字节码
if (opcode == RETURN) {
mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "Monitor", "end", "()V", false);
}
super.visitInsn(opcode);
}
};
}
return mv;
}
};
reader.accept(visitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
return writer.toByteArray();
}
}