设计可测试的异步事件处理系统

题目

设计可测试的异步事件处理系统

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

异步代码测试,依赖注入与模拟,测试覆盖率,边界条件处理,测试策略设计

快速回答

实现可测试的异步事件系统需关注：

• 使用依赖注入解耦核心逻辑与外部服务
• 通过事件循环机制实现异步处理的可控性
• 采用分层断言策略（状态验证+行为验证）
• 覆盖正常/异常/超时/并发场景
• 利用虚拟时钟控制时间敏感操作

问题场景

设计一个订单处理系统：当用户支付成功后，系统需异步执行库存扣减、积分发放和消息通知（邮件/SMS），要求实现可单元测试的核心逻辑。

核心挑战

• 异步操作结果验证
• 外部服务（数据库/第三方API）隔离
• 超时和错误处理覆盖
• 并发场景测试

解决方案示例

// 核心逻辑类（使用依赖注入）
class OrderProcessor {
  constructor(inventoryService, pointsService, notificationService) {
    this.services = { inventoryService, pointsService, notificationService };
  }

  async processPayment(orderId) {
    try {
      await this.services.inventoryService.deductStock(orderId);
      await this.services.pointsService.addPoints(orderId);
      await this.services.notificationService.sendReceipt(orderId);
    } catch (error) {
      this.services.notificationService.sendFailureAlert(orderId, error);
      throw error;
    }
  }
}

测试策略

1. 依赖模拟与行为验证

// Jest测试示例
test('应顺序调用所有服务', async () => {
  const mockServices = {
    deductStock: jest.fn().mockResolvedValue(),
    addPoints: jest.fn().mockResolvedValue(),
    sendReceipt: jest.fn().mockResolvedValue()
  };

  const processor = new OrderProcessor(mockServices);
  await processor.processPayment('order-123');

  expect(mockServices.deductStock).toHaveBeenCalledBefore(mockServices.addPoints);
  expect(mockServices.addPoints).toHaveBeenCalledBefore(mockServices.sendReceipt);
});

2. 异常处理测试

test('库存扣减失败时应触发告警', async () => {
  const error = new Error('库存不足');
  const mockServices = {
    deductStock: jest.fn().mockRejectedValue(error),
    sendFailureAlert: jest.fn()
  };

  const processor = new OrderProcessor(mockServices);
  await expect(processor.processPayment('order-123')).rejects.toThrow(error);
  expect(mockServices.sendFailureAlert).toHaveBeenCalledWith('order-123', error);
});

3. 超时控制测试（使用虚拟时钟）

test('积分服务超时时应取消操作', async () => {
  jest.useFakeTimers();
  const mockServices = {
    addPoints: jest.fn(() => new Promise(() => {})), // 永不返回的Promise
    sendFailureAlert: jest.fn()
  };

  const processor = new OrderProcessor(mockServices);
  const promise = processor.processPayment('order-123');

  jest.advanceTimersByTime(5000); // 触发超时
  await expect(promise).rejects.toThrow('Operation timed out');
  expect(mockServices.sendFailureAlert).toHaveBeenCalled();
});

最佳实践

• 分层断言：先验证状态变化，再验证服务调用顺序
• 测试隔离：每个测试用例重置mock状态（Jest的beforeEach）
• 并发控制：使用Promise.race测试竞态条件
• 覆盖率陷阱：避免仅追求行覆盖率，需覆盖异常分支（如unhandledRejection）

常见错误

• 未重置异步操作状态导致测试污染
• 在测试中引入真实等待（setTimeout）拖慢测试速度
• 忽略异步错误传播路径的验证
• 未测试服务调用参数的正确性

扩展知识

• 事件溯源测试：通过验证事件流确保系统状态一致性
• 混沌工程：注入网络延迟/服务故障测试韧性
• 契约测试：使用Pact验证服务间接口约定
• 测试金字塔：单元测试应覆盖70%以上逻辑，集成测试覆盖跨服务场景