У статических методов есть одна мощная, но и в то же время весьма нежелательная особенность: их можно вызвать из любого места в коде, не особо имея возможность регламентировать порядок их вызова. Зачастую такой контроль очень важен, но иногда порядок не имеет очень большого смысла. Например, осуществлять проверки в юнит-тестах часто можно не в очень строгом порядке. И чтобы гарантировать, что в тестируемом юните выполенены все проверки, в Mockito существует всё тот же статический метод verifyNoMoreInteractions(...). Иногда можно по ошибке вызвать такой метод ещё до последнего verify(...) и потом с огорчением наблюдать "красный" тест. Но что если переложить заботу о порядке выполнения проверок на сам компилятор?

Предположим, что некий тестируемый модуль располагает следующим тестом:

public abstract class AbstractStructuredLoggingTest<T> {

    private final IStructuredLogger mockStructuredLogger = mock(IStructuredLogger.class);

    private T unit;

    @Nonnull
    protected abstract T createUnit(@Nonnull IStructuredLogger logger);

    protected final IStructuredLogger getMockStructuredLogger() {
        return mockStructuredLogger;
    }

    protected final T getUnit() {
        return unit;
    }

    @Before
    public void initializeMockStructuredLogger() {
        // Настройка мока. `selfAnswer()` -- ответ для мока, который возвращает сам мок для fluent-интерфейсов
        when(mockStructuredLogger.begin()).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.put(any(LogEntryKey.class), any(Object.class))).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.log(any(Scope.class), any(Severity.class), any(String.class))).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.end()).thenAnswer(selfAnswer());
        // Внедрение мока логгера в юнит (по крайней мере, формально). Каким образом оно устроено -- не имеет особого значения.
        unit = createUnit(mockStructuredLogger);
    }

    @After
    public void resetMockStructuredLogger() {
        try {
            // Проверка, не осталось ли непровернного взаимодействия с моком
            verifyNoMoreInteractions(mockStructuredLogger);
        } finally {
            // На всякий случай, сброс состояния мока, потому как ошибки падают каскадно...
            reset(mockStructuredLogger);
        }
    }

}

public final class AdministratorServiceStructuredLoggingTest
        extends AbstractStructuredLoggingTest<IAdministratorService> {

    private static final String USERNAME = "john.doe";
    private static final String PASSWORD = "opZK2lkXa";
    private static final String FIRST_NAME = "john";
    private static final String LAST_NAME = "doe";
    private static final String EMAIL = "john.doe@acme.com";

    @Nonnull
    protected IAdministratorService createUnit(@Nonnull final IStructuredLogger logger) {
        return createAdministratorService(logger);
    }

    @Test
    public void testCreate() {
        final T unit = getUnit();
        unit.create(USERNAME, PASSWORD, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL);
        final IStructuredLogger mockStructuredLogger = getMockStructuredLogger();
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_CALLER_CLASS), any(IAdministratorService.class));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_CALLER_METHOD), any(Method.class));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_TYPE), eq(CREATE));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_OBJECT_TYPE), eq(ADMINISTRATOR));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(VALUE_ADMINISTRATOR_NAME), eq(USERNAME));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(VALUE_FIRST_NAME), eq(FIRST_NAME));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(VALUE_LAST_NAME), eq(LAST_NAME));
        verify(mockStructuredLogger).put(eq(VALUE_EMAIL), eq(EMAIL));
        verify(mockStructuredLogger).log(eq(APP_DEV), eq(INFO), any(String.class));
        verifyNoMoreInteractions(mockStructuredLogger);
    }

}

Догадаться, что именно проверяет этот тест несложно: он проверяет, вызвал ли тестируемый метод юнита все важные методы структурированного логгера. Поскольку в конце теста есть вызывается ещё и verifyNoMockInteractions(...), гарантируется, что у мока не осталось методов, для которых не было написано проверок. Кстати, интерфейс структурированного логгера предельно прост, но я приведу его здесь в несколько урезанном виде, потому как код взят из реального проекта.

public interface IStructuredLogger {

    // В самом тесте не участвует, но имеет смысл, потому как позволяет демаркировать начало и конец сообщения для журналирования.
    @Nonnull
    IStructuredLogger begin()
            throws IllegalStateException;

    // Заполнение сообщения, которое попадёт в журнал.
    // key -- перечисление (enum) возможных ключей в сообщении (OPERATION_CALLER_CLASS, VALUE_FIRST_NAME и т.д.)
    // value -- произвольный аргумент
    @Nonnull
    IStructuredLogger put(@Nonnull LogEntryKey key, @Nullable Object value)
            throws IllegalStateException;

    // Запись сообщения в журнал.
    // scope -- перечисление типа журнала (например, APP_DEV -- запись одновременно и в пользовательский и в отладочный журналы)
    // severity -- снова перечисление для определения порога, которое должно преодолеть сообщение, чтобы попасть в журнал (ERROR, INFO и т.д.)
    // message -- произвольное сообщение, которое может легко прочитать человек
    @Nonnull
    IStructuredLogger log(@Nonnull Scope scope, @Nonnull Severity severity, @Nonnull String message)
            throws IllegalStateException;

    // Двойник для begin()
    @Nonnull
    IStructuredLogger end()
            throws IllegalStateException;

}

Как было сказано выше, статические методы, которыми усеян тест, не гарантируют, что проверки всех типов будут осуществлены. И, наверняка, такой тест завершится с ошибкой. Под типами проверок в этом тесте я подразумеваю возможность определить:

• к какому классу привязано событие в журнале;
• какое действие было совершено и над каким видом объектов;
• какими аргументами для действия был заполнен журнал событий;
• какие журналы физически были задействованы в процессе журналирования;
• структурированный логгер в методе юнита больше ни для чего не применялся.

По сути, имеется конечный набор требований, который бы можно было заставить выполнится в определённом порядке.
Для решения этой задачи можно рассмотреть варианты с использованием шаблона стратегия, где бы был некий интерфейс с методами на каждый тип проверки, и каждый метод отвечал бы за свой аспект журналирования. Или, например, шаблонный метод. Но очевидно, что такие подходы были бы весьма громоздки, ненадёжны в плане гарантирования разделения аспектов по именно соответсвующим им методам. Да и читабельностью бы пришлось пожертвовать, чего уж точно не хотелось бы делать.

Лет пять назад, помнится, я наткнулся в Интернете на статью, описывающей реализацию шаблона строитель, которая, используя некоторые не совсем очевидные техники, гарантировала, что создание сложного объекта будет осуществлено в правильном порядке. Имеется ввиду следующее: для некоего объекта-строителя сначала можно вызвать только метод setFoo(), и лишь потом — setBar() с последующим build(). И никак не в другом порядке, ведь за порядком следит компилятор!

Похожий подход, но уже с другой реализацией, можно использовать и для упрощённого написания тестов по правилам, описанным выше строго в одном порядке, при этом без использования шаблонного метода. Учитывая кое-как формализированные особенности тестирования в этом случае, можно создать набор таких интерфейсов, которые и будут заниматься сцеплением таких переходов. И для удобства можно использовать текучий интерфейс, который позволит выстроить элегантную цепочку проверок.

// Шаг, который проверяет, к какому юниту и его методу было ассоциировано сообщение
@FunctionalInterface
public interface IOperationCallerVerificationStep {

    // unitMatcherSupplier -- возвращает юнит
    // methodMatcherSupplier -- возвращает метод, из которого ожидается вызов журналирования
    // Метод осуществляет несколько проверок, и если не было ошибок -- создать объект для следующего шага
    @Nonnull
    IOperationTypeVerificationStep withOperationCaller(
            @Nonnull Supplier<?> unitMatcherSupplier,
            @Nonnull Supplier<Method> methodMatcherSupplier
    );

    // По умолчанию считаем, что нас не волнует метод юнита, с которого был вызван логгер. Это довольно
    // спорное утверждение, потому что это может дискредитировать сами юнит-тесты. Но для систем с автоматическим
    // журналированием (например, с помощью процессора аннотаций журнала во время исполнения, а не [APT](http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/apt/)) это не
    // имеет большого значения. По крайней мере, автоматическая генерация журнала позволяет _удобно_
    // формировать объект типа Method, чего не скажешь про ручное формирование такого сообщения.
    @Nonnull
    default IOperationTypeVerificationStep withOperationCaller(
            @Nonnull final Supplier<?> unitMatcherSupplier
    ) {
        return withOperationCaller(unitMatcherSupplier, () -> any(Method.class));
    }

}

// Шаг, проверяющий операцию и тип объекта этой операции
@FunctionalInterface
public interface IOperationTypeVerificationStep {

    // operationTypeMatcherSupplier -- возвращает тип операции
    // objectTypeMatcherSupplier -- возвращает тип объекта, над которым осуществляется операция
    @Nonnull
    IValueVerificationStep withOperationType(
            @Nonnull Supplier<OperationType> operationTypeMatcherSupplier,
            @Nonnull Supplier<ObjectType> objectTypeMatcherSupplier
    );

}

// Шаг, проверяющий именно контекстные данные (т.е., те, которые были переданы в юнит)
public interface IValueVerificationStep {

    // logEntryKeyMatcherSupplier -- возвращает тип ключа для структурированного сообщения
    // valueMatcherSupplier -- произвольный аргумент
    // Кстати, этот метод не возвращает следующий объект следующего шага, потому как этот метод является
    // вариадическим -- т.е., подразумевают вызов нескольких таких методов подряд, потому как количество таких
    // пар неизвестно заранее.
    @Nonnull
    IValueVerificationStep withValue(
            @Nonnull Supplier<LogEntryKey> logEntryKeyMatcherSupplier,
            @Nonnull Supplier<?> valueMatcherSupplier
    );

    // Весьма синтетический метод. Нужен только для того, чтобы осуществить переход на следующий шаг.
    @Nonnull
    ILogVerificationStep then();

}

// Финальный шаг, проверяющий, в какой журнал и с каким порогом будет записано сообщение
@FunctionalInterface
public interface ILogVerificationStep {

    // scopeMatcherSupplier -- тип журнала
    // severityMatcherSupplier -- порог для сообщения
    // messageMatcherSupplier -- произвольное сообщение
    // Это финальная проверка, поэтому этот метод не возвращает ничего
    void withLog(
            @Nonnull Supplier<Scope> scopeMatcherSupplier,
            @Nonnull Supplier<Severity> severityMatcherSupplier,
            @Nonnull Supplier<String> messageMatcherSupplier
    );

    // Здесь нас не волнует сообщение вообще
    default void withLog(
            @Nonnull final Supplier<Scope> scopeMatcherSupplier,
            @Nonnull final Supplier<Severity> severityMatcherSupplier
    ) {
        withLog(scopeMatcherSupplier, severityMatcherSupplier, () -> any(String.class));
    }

    // А здесь считаем, что по умолчанию сообщение пишется в два журнала одновременно (и APP, и DEV)
    default void withLog(
            @Nonnull final Supplier<Severity> severityMatcherSupplier
    ) {
        withLog(() -> eq(APP_DEV), severityMatcherSupplier, () -> any(String.class));
    }

}

Почти все интерфейсы получилось проаннотировать как @FunctionalInterface, хотя это и не является необходимостью. Тем не менее, "вариадический" интерфейс обладает двумя методами, поскольку нужно как-то сообщить о завершении проверки журналирования аргументов операции. Итак, оригинальный код теста теперь может принять следующий вид:

public abstract class AbstractStructuredLoggingTest<T> {

    private final IStructuredLogger mockStructuredLogger = mock(IStructuredLogger.class);

    private T unit;

    @Nonnull
    protected abstract T createUnit(@Nonnull IStructuredLogger logger);

    // Сюрприз-сюрприз! Метод больше не нужен, потому что все проверки инкапсулируются именно в этом классе
    /*protected final IStructuredLogger getMockStructuredLogger() {
        return mockStructuredLogger;
    }*/

    protected final T getUnit() {
        return unit;
    }

    @Before
    public void initializeMockStructuredLogger() {
        when(mockStructuredLogger.begin()).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.put(any(LogEntryKey.class), any(Object.class))).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.log(any(Scope.class), any(Severity.class), any(String.class))).thenAnswer(selfAnswer());
        when(mockStructuredLogger.end()).thenAnswer(selfAnswer());
        unit = createUnit(mockStructuredLogger);
    }

    @After
    public void resetMockStructuredLogger() {
        try {
            verifyNoMoreInteractions(mockStructuredLogger);
        } finally {
            reset(mockStructuredLogger);
        }
    }

    // Метод, создающий первый шаг для проверки журналирования. Именно в нём и сосредоточены все проверки.
    // Код выглядит довольно неуклюже, но он хорошо решает свою задачу. Ситуация несколько упрощается
    // наличием лямбда-выражений. До того как перейти на следующий шаг, вызываются методы verify(...),
    // которые и были полностью инкапсулированы. В последнем шаге verifyNoMoreInteractions не вызывается,
    // поскольку этот метод вызывается после каждого теста автоматически.
    protected final IOperationCallerVerificationStep verifyLog() {
        return (unitMatcherSupplier, methodMatcherSupplier) -> {
            verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_CALLER_CLASS), unitMatcherSupplier.get());
            verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_CALLER_METHOD), methodMatcherSupplier.get());
            return (IOperationTypeVerificationStep) (operationTypeMatcherSupplier, objectTypeMatcherSupplier) -> {
                verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_TYPE), operationTypeMatcherSupplier.get());
                verify(mockStructuredLogger).put(eq(OPERATION_OBJECT_TYPE), objectTypeMatcherSupplier.get());
                return new IValueVerificationStep() {
                    @Nonnull
                    @Override
                    public IValueVerificationStep withValue(@Nonnull final Supplier<LogEntryKey> logEntryKeyMatcherSupplier,
                            @Nonnull final Supplier<?> valueMatcherSupplier) {
                        verify(mockStructuredLogger).put(logEntryKeyMatcherSupplier.get(), valueMatcherSupplier.get());
                        return this;
                    }

                    @Nonnull
                    @Override
                    public ILogVerificationStep then() {
                        return (scopeMatcherSupplier, severityMatcherSupplier, messageMatcherSupplier) -> verify(mockStructuredLogger).log(scopeMatcherSupplier.get(), severityMatcherSupplier.get(), messageMatcherSupplier.get());
                    }
                };
            };
        };
    }

}

Ну и, собственно, само упрощение, ради которого было усложнено базовый функционал тестов:

public final class AdministratorServiceStructuredLoggingTest
        extends AbstractStructuredLoggingTest {

    private static final String USERNAME = "usr";
    private static final String PASSWORD = "qwerty";
    private static final String FIRST_NAME = "john";
    private static final String LAST_NAME = "doe";
    private static final String EMAIL = "usr@mail.com";

    @Nonnull
    protected IAdministratorService createUnit(@Nonnull final IStructuredLogger logger) {
        return createAdministratorService(logger);
    }

    @Test
    public void testCreate() {
        final T unit = getUnit();
        unit.create(USERNAME, PASSWORD, FIRST_NAME, LAST_NAME, EMAIL);
        verifyLog()
                .withOperationCaller(() -> any(IAdministratorService.class))
                .withOperationType(() -> eq(CREATE), () -> eq(ADMINISTRATOR))
                .withValue(() -> eq(VALUE_ADMINISTRATOR_NAME), () -> eq(USERNAME))
                .withValue(() -> eq(VALUE_FIRST_NAME), () -> eq(FIRST_NAME))
                .withValue(() -> eq(VALUE_LAST_NAME), () -> eq(LAST_NAME))
                .withValue(() -> eq(VALUE_EMAIL), () -> eq(EMAIL))
                .then()
                .withLog(() -> eq(INFO));
    }

}

Как по мне, код стал надёжнее и весьма красивее. Да и удобнее тоже. И главное — любая умная IDE при нажатии на точку сама подсказывает, каким должен быть следующий шаг. Таким образом, и компилятор и IDE добавляют ешё немного уверенности в том, насколько хорошо написан тест. Кстати, почему используются Supplier-ы и лямбда-выражения? Дело в том, что Mockito проверяет, передаются ли стабы напрямую в моки, и если нет — бросает исключение. На самом деле, здесь, насколько мне известно, правила немного сложнее, и, например, Mockito игнорирует анонимные классы. И ввиду этого факта есть небольшая лазейка: Mockito не отслеживает передачу матчеров через return, что открывает дорогу к использованию лямбд. Это немного усложняет код и читабельность, но лямбды достаточно неплохо с этим справляются.

В итоге получился следующий результат:

• однотипные тесты;
• каждый следующий шаг в тесте формально описывает свой следующий шаг, что прекрасно дополняется поддержкой со стороны компилятора и IDE, что недостижимо в случае использования статических методов (по крайней мере, в начальном варианте теста);
• инициализация тестов и их последующая проверка осуществляется абстрактным тестом, а конкретный тест просто описывает проверки, даже по сути прямо не взаимодействуя с оригинальным юнитом.