前端精准测试探索：覆盖率实时统计工具

背景

随着业务增长，随之而来的前端需求激增，如何在有限的时间内保证前端代码的质量。通过测试同学单方面的保障，还是免不了前端线上问题，存在回归不到位或者测试遗漏的地方，同时测试质量的高低没有客观数据可量化。

通过单测方法补充，可以提前发现一部分问题，减少问题解决的成本，但是由于业务形态的原因， 需求变更频繁，功能迭代快，补充和维护单测的成本比较高， 在业务方的大部分前端工程中暂时没有单测方法，因此开发在自测时， 感知比较薄弱，无量化数据， 在项目提测前也没有统一指标可以把关，测试对开发的自测状况也不了解。

同时前端缺少像 jacoco 这样的集成测试覆盖率统计框架，无法通过集成测试收集覆盖率，对于测试阶段的质量仍然没有数据量化。

结合上面说的几点，我们提出了前端集成测试覆盖率统计工具的需要，以此来提升开发自测质量以及项目提测质量，同时帮助补充回归不到位或测试遗漏的场景，提升上线质量。

一、技术选型

首先，覆盖率收集的前提，需要完成代码插桩工作，插桩方法来自于两个开源覆盖率统计框架，istanbul.js以及istanbul-middleware (以下称im)，提供了若干个插桩方法，而 im 其实也是在 istanbul.js 的基础上做了封装, 能力来自于 istanbul-lib-instrument 所有的插桩方法，大致分为两种类型：

• 运行前插桩
• 运行时插桩

1.1 运行前插桩

nyc instrument 针对编译之后的JS文件 , 进行手动插桩 , 形成插桩后的新JS文件。 babel-plugin-istanbul istanbul提供的babel插件 , 能够在代码编译打包阶段直接植入插桩代码。适用于使用babel的前端工程，基于react和vue的工程都可以。

1.2 运行时插桩

im.hookLoader：适用于服务端的文件挂载 比如 node 应用。

当应用启动时，会在 require 入口处添加 hook 方法，使得应用启动时加载到的都是插桩后的代码。 im.createClientHandler：适用于客户端的 JS 挂载，比如 react 和 vue 的 js。

通过指定 root 路径，会把所有该路径的js文件请求拦截，返回插桩后的代码，即浏览器请求静态资源的动作。效果与 babel-plugin-istanbul 类似，区别在于该方法是在浏览器请求js时才会返回插桩代码，是一个动态过程。

最后我们所使用的插桩方法：

App（node）—— istanbulMiddleware.hookLoader Client（react & vue）—— babel-plugin-istanbul

二、模块设计

主要分为三个模块，先通过代码插桩获得可追踪的代码，然后实时上报用户行为产生的代码行覆盖记录，最后呈现覆盖率相关信息。

2.1 代码插桩

Client端：使用babel-plugin-istanbul插件，在babel编译阶段即可完成。

Node端：依赖istanbuljs提供的能力 - istanbul-lib-hook 、istanbul-lib-instrument 重写istanbulMiddleware.hookLoader方法，node启动前挂载文件，会在require方法前增加钩子函数，增加代码插桩。

插桩结果举例：

被插桩的 JS 会新增一个 coverage 方法，维护并指向覆盖率信息归属，并用来获取该文件的覆盖率信息。

同时该 JS 中的方法在执行过程的路径上会留下标记，被执行到之后实时更新覆盖率信息中相对应的行或者块信息。

2.2 数据上报

Node端：应用发布时，写入对应的工程和分支信息，创建定时器，实时上传_global.coverage变量，即覆盖率信息。

Client端：客户端的上报比较特殊，客户端不像服务端，在发布后可以全局保持coverage变量以及定时器方法，client端所有的数据生成和消耗都跟随页面的生命周期，所以不太可控，因此需要一个额外容器进行处理，我们选择了通过chrome插件来上报，通过全局管理覆盖率信息对象，以及通知下发来实现上报流程。该插件详细的工作流程如下：

覆盖率服务端

• 继承istanbul middleware的功能
• 支持分支维度接收和查询覆盖率
• 代码变更时覆盖率替换, 支持存储和查看历史版本

主要基于istanbul-middleware做了二次开发，扩展了istanbulMiddleware.createHandler方法：

/:ns/:repo /:ns/:repo/show

两个覆盖率展示接口，新增了ns、repo、branch三个入参，用来区别不同的覆盖率 同时增加额外参数history 传入该变量，标志获取的是历史覆盖率。

/client/:ns/:repo?branch={}&source={} body

携带覆盖率信息，根据应用和分支信息上报，接收到上报信息之后，会先获取该分支下的已有覆盖率，然后和此次上报的信息做合并。

合并是根据文件名字遍历合并的。如果发现某个文件新旧两份覆盖率结构不同，即发生了代码变更，则会丢弃旧的覆盖率，以新覆盖率为准，同时把旧的覆盖率存储到历史版本中。

2.3 页面展示

全量覆盖率展示：使用istanbulmiddle原生报告生成。

增量覆盖率展示：通过gitlab接口对比master差异，分文件展示各自的覆盖率，同全量覆盖率，只是细化了，整体页面用vue + muse-ui完成。

以master分支为基准, 增量文件覆盖率

全量文件覆盖率目录结构

三、工作流程

主要分为3部分：对应上一节说的接入 、上报 、展示。

通过babel插件完成客户端代码插桩，提供给node端使用的插桩插件，可以一步完成服务端的代码插桩以及定时上报功能。

配合提供的chrome插件，完成客户端的覆盖率上报任务。

覆盖率服务端负责信息的接收和存储，并返回给前端数据信息。

前端负责数据信息展示。

四、业务实践

接入测试环境发布平台，实现以应用和分支维度的多版本实时覆盖率收集和展示功能，无缝对接项目测试环境，项目中各应用发布后，自动开启覆盖率上报，在项目测试过程中实时记录，可实时查看。在项目提测前，给予开发量化指标，项目测试结束后可以给出最终覆盖率数据，帮助测试同学检查以及完善未覆盖的功能。

目前在电商教育和行业两条业务线中已有接入，由于该工具限制在qa环境使用，仅限收集在qa环境测试的项目数据。 在功能测试阶段，从使用数据上来看，增量行代码覆盖率达到80%以上(目前的增量只到文件维度 ，未到行维度)，未覆盖的行主要包括四种: 异常捕获、防御性编码、非本次新增无需关心的代码以冗余代码，属于可允许的范围。

-The End-