Android自动化测试工具调研 - Stars-one

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作者：stars-one
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Android测试按测试方式分类，可分为两种：一种是传统逻辑单元测试（Junit），另外一种则是UI交互页面测试。

这里详细讲解第二种测试。

UI交互页面测试如果是人工进行，会消耗人力，且不一定按质量进行测试，测试不全面，不到位，于是发展了通过写测试代码来进行测试。

Monkey

首先，介绍一下Monkey这个测试框架

命名为猴子，意思的是像猴子一样没有规则的顺便乱点操作

Android SDK自带的测试工具，在测试过程中会向系统发送伪随机的用户事件流（如按键输入、触摸屏输入、手势输入等)，实现对正在开发的应用程序进行压力测试，也有日志输出。

实际上该工具只能做程序做一些压力测试，由于测试事件和数据都是随机的，不能自定义，所以有很大的局限性。

使用的话则是通过adb shell命令来执行的，如下面例子：

//（此时指定软件会被打开并开始乱点乱按）
 adb shell monkey  -p  com.tencent.news  -v -v -v  100   

MonkeyRunner

MonkeyRunner也是Android SDK内置的一个工具，但与Monkey没有太大的联系，Monkey是通过adb命令下发相关事件指令来进行测试，而MonkeyRunner采取客户端/服务端的方式来下发相关指令

其文件位于AndroidSDK目录/tools/bin/monkeyrunner.bat.bat

本质上，MonkeyRunner是个工具集API（JPythod），通过让Pythod代码可以实现模拟操作手机APP的操作，具体可参考此文monkeyrunner自动化工具详解 - 习久性成 - 博客园

编写测试脚本（Pythod）来自定义数据、事件。Monkeyrunner 足够强大了，但是录制的脚本是以坐标轴来作为定位方式，而安卓设备类型众多，各种分辨率，所以移植性不好

Espresso

此方案，目前主要用户让Android开发人员进行自测使用，测试脚本代码为Java/Kotlin

Android官方代码中，默认引用这个测试框架库，在我们新建项目的时候就可以看到，app代码目录下有以下三个文件夹

• androidTest UI的单元测试代码
• main 主代码
• test 逻辑测试代码

其中，androidTest就是所说到的UI的单元测试代码，对应的测试框架为Espresso，基于Instrumentation进行改造而成，测试的主要流程就是找到对应控件Id，然后进行对应的断言判断

这种方法的缺点是需要懂Android开发的相关知识才能进行测试代码的编写

如果单纯编写确实有些难度，之后与Android SDK里的UiAutomator工具联用，UiAutomator工具文件是在AndroidSDK目录/tools/bin/uiautomatorviewer.bat

UiAutomator工具，主要功能就是会将当前的APP页面进行截图，然后分析View的层次结构，并展示View的相关属性信息，如控件ID，margin，text等

实际上，UiAutomator底层使用的无障碍服务（AccessibilityService）那套API，唯一有所区别的是，UiAutomator是shell环境才能使用，而AccessibilityService可以在APP使用（需要用户手动开启权限）

可以通过Android Studio中的run->Record Espresso Test,打开一个对话框，通过此对话框，可以进行相关流程的测试，之后完成后自动生成对应的测试代码

详情过程可参考这篇文章Android Espresso使用 - 爱码网

Instrumentation框架是Android测试环境的核心，很多测试框架都是基于其实现。Instrumentation其实是Android Framework中的一个类，它的作用简单来说就是能够监控Android系统和Application之间的交互。因此实现了测试应用程序对应用程序的控制。

Instrumentation`会在App启动阶段被初始化，然后作为一个实例变量保存到ActivityThread对象中。Application的创建，Activity生命周期方法的回调等其他操作，都会经过Instrumentation来完成，会先调用Instrumentation的相应方法。

Instrumentation框架通过将主程序和测试程序运行在同一个进程来实现这些功能。可以把Instrumentation理解为没有界面的activity，它具有启动能力和监控能力。

Appium

在说这个之前，先说下Selenium，Selenium是用来进行Web测试的框架，

selenium 本身是一套web自动化测试工具，但其经常被用于爬虫，解决一些复杂爬虫的问题。

selenium 用于爬虫时，相当于模拟人操作浏览器,之后由此框架发展出了其他的框架

• Robotium

也是基于Instrumentation的测试框架，目前国内外用的比较多，资料比较多，社区也比较活跃。缺点是对测试人员来说要有一定的Java基础，了解Android基本组件，不能跨App。

• Selendroid
  基于Instrumentation的测试框架，可以测试Native App、Hybird App、Web App，但是网上资料较少，社区活跃度也不大,可以看做是一个Web版的Robotium，使用入门课参考selendroid 入门 · TesterHome

示例脚本：

AndroidDriver driver = new AndroidDriver(new URL("http://localhost:8080/wd/hub"), getDefaultCapabilities());
driver.findElement(By.id("startUserRegistration")).click();

WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, 5);
WebElement inputUsername = wait.until(ExpectedConditions.presenceOfElementLocated(By.id("inputUsername")));
inputUsername.sendKeys(user.getUsername());
Assert.assertEquals(nameInput.getText(), "Mr. Burns");
nameInput.clear();
nameInput.sendKeys(user.getName());
takeScreenShot("User data entered.");
driver.findElement(By.id("btnRegisterUser")).click();

而Appium也是从Selenium延伸出来的，是目前最主流的移动测试自动化框架，不仅支持 Android 应用，而且适用于 iOS、混合和 Web 应用程序。

上面说到的3个框架，测试流程原理为：

电脑在指定端口开启一个Web服务，并在手机安装一个对应的客户端APP程序，两者通过Socket协议链接

之后编写脚本里，可以使用Web服务的地址，之后脚本代码传输给Web服务，由Web服务再下发手机，有客户端APP程序执行对应的指令操作（这个APP程序实际上就是没有界面的，可以理解为一个后台进程）

Appium的桌面APP也是提供了一种测试录制功能，可以将测试的流程记录，并转为对应的脚本代码，如点击了什么控件，输入了什么内容等步骤，可以参考Appium的使用方法

它底层完全使用了 Selenium 和 WebDriver 的 API，所以如果你之前有用过 selenium, 几乎不需要额外的学习成本就可以使用 appium。

Appium 通过 uiautomator（API 级别 16 或更高）和 Seledroid（API 级别低于 16）支持 Android，但是你不需要具体懂这两个框架的具体用法，appium 都已经帮你封装成了统一的使用规则。

Appium 的优势之一是几乎可以使用任何编程语言（例如 Java、Objective-C、JavaScript、PHP、Ruby、Python 或 C# 等）编写 Appium 脚本。不需要重新编译或改变应用程序来匹配Appium，Appium有一个非常大而活跃的社区。

Airtest

是网易出品的一款基于图像识别和poco控件识别的一款UI自动化测试套件，由Airtest框架、poco框架、airtestIDE 组成。是一个跨平台的UI自动化测试框架，适用于游戏和App。

Airtest的框架是网易团队自己开发的一个图像识别框架，这个框架的祖宗就是一种新颖的图形脚本语言Sikuli。

Sikuli这个框架的原理是这样的:

计算机用户不需要一行行的去写代码，而是用屏幕截屏的方式，用截出来的图形摆列组合成神器的程序，这是Airtest的一部分。

另外，Airtest也基于poco这个UI控件搜索框架，这个框架也是网易自家的跨平台U测试框架，原理类似于appium:

通过控件的名称，id之类的来定位目标控件，然后调用函数方法，例如click(),swip()之类的方法来对目标控件进行点击或者是操作。

虽然Airtest刚开始是为了游戏测试，现在在app测试中也有很大的应用范围。只是进行录制、执行脚本的AirtestIDE没有开源，不方便进行深度定制。

AirtestIDE工具，内置了Airtest和Poco的相关插件功能，能够使用它快速简单地编写 Airtest 和 Poco 代码。

AirtestIDE依赖ADB与安卓设备进行通信，编写的对应的脚本文件代码为Pythod

使用可参考Airtest-app自动化测试必备神器 - 知乎

Solopi

主要就是测试人员自行安装对应的测试工具apk和目标测试apk，进行测试，之后可以测试工具可以将手机上的操作进行录制保存为脚本，并可以分享到其他设备上执行，从而实现一套自动化测试。

Solopi开源地址

是蚂蚁金服开源的一款移动端APP测试工具，提供脚本录制、编辑、回放，结果展示以及一机多控（即通过设备间的socket通讯实现1台手机可以控制多台手机执行脚本）等功能，其测试用例的录制和执行等操作均在手机端的一个APP中完成。

不需要借助电脑软件与测试设备交互，所以通信结构比Appium简单高效，对元素的识别也是使用类似于appium的控件的方式，并且引入了类似于airtest的图像识别的方式。

Solopi支持原生APP即混合式APP，虽然Appium和Airtest都有很大的应用范围，但是Solopi相比于appium和airtest有以下优势：

• 改进的控件匹配算法，更高的匹配成功率；
• 不需要依赖pc端的桌面应用，全部操作都在手机端的app中完成，实现了无线化，随时可测；
• 不需要代码基础，使用人群覆盖范围广；
• 提供性能测试的功能等。

这套方案中，底层依赖主要是 “无线 ADB、系统辅助功能、Chrome 调试以及图像识别技术”。同时，在底层依赖的基础上，封装了一套核心能力，由 “控件定位、事件驱动、性能采集以及依赖注入” 组成，并在服务层实现了录制、回放、数据处理等公共服务能力。在架构的最顶端，结合界面交互逻辑包装出了各个功能的入口

SoloPi 录制的用例会以 JSON 的形式存储起来，用例不仅可以在设备本地直接回放，还可以通过 SoloPi 的解析器将用例转换为 Appium等目前主流自动化测试框架的脚本，轻松打通云测平台