Java分布式系统测试验证全攻略

一、单元测试：模拟分布式环境

1. MockServer实战

在分布式系统中，单元测试需要模拟外部服务依赖。MockServer是一个强大的工具，可以模拟HTTP/HTTPS服务。

// 初始化MockServer
ClientAndServer mockServer = startClientAndServer(1080);

// 设置预期行为
mockServer.when(
    request()
        .withMethod("GET")
        .withPath("/api/users")
).respond(
    response()
        .withStatusCode(200)
        .withBody("{'id':1,'name':'test'}")
);

// 测试代码中调用
RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
String response = restTemplate.getForObject(
    "http://localhost:1080/api/users", 
    String.class
);

// 验证
assertEquals("{'id':1,'name':'test'}", response);

实践建议：

• 为每个测试用例创建独立的MockServer实例
• 使用@BeforeEach和@AfterEach管理生命周期
• 验证请求次数和参数：mockServer.verify(request().withPath("/api"), exactly(1))

2. WireMock进阶用法

WireMock是另一个流行的服务模拟工具，支持更复杂的场景模拟：

// 模拟延迟响应
stubFor(get(urlEqualTo("/delayed"))
    .willReturn(aResponse()
        .withStatus(200)
        .withFixedDelay(2000)));

// 模拟故障
stubFor(get(urlEqualTo("/error"))
    .willReturn(aResponse()
        .withStatus(500)
        .withBody("Service Unavailable")));

二、压力测试：高并发场景验证

1. JMH锁性能基准测试

@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)
public class LockBenchmark {
    
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private int counter;
    
    @Benchmark
    @Threads(4)
    public void testLock() {
        lock.lock();
        try {
            counter++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    @Benchmark
    @Threads(4)
    public void testSynchronized() {
        synchronized (this) {
            counter++;
        }
    }
}

测试结果分析：

Benchmark                        Mode  Cnt    Score    Error  Units
LockBenchmark.testLock         thrpt    5  356.123 ± 12.345  ops/s
LockBenchmark.testSynchronized thrpt    5  289.456 ±  9.876  ops/s

实践建议：

• 使用@Warmup和@Measurement控制预热和测量迭代
• 测试不同线程数下的性能表现
• 关注Score和Error值的变化趋势

2. 分布式锁性能对比

三、故障注入：系统健壮性验证

1. ChaosBlade网络分区模拟

# 模拟网络延迟
blade create network delay --time 3000 --interface eth0 --offset 1000

# 模拟丢包
blade create network loss --percent 50 --interface eth0

# 模拟DNS故障
blade create network dns --domain example.com --ip 10.0.0.1

实践建议：

• 从简单故障开始逐步增加复杂度
• 记录故障注入前后的系统指标
• 制定明确的回滚计划

2. 节点宕机测试方案

// 使用Testcontainers模拟节点宕机
@Test
public void testNodeFailure() {
    try (GenericContainer<?> node1 = new GenericContainer<>("redis:6.0")
        .withExposedPorts(6379)) {
        
        node1.start();
        
        // 获取节点IP和端口
        String nodeUrl = node1.getHost() + ":" + node1.getMappedPort(6379);
        
        // 初始化Redis客户端
        RedissonClient client = Redisson.create(config);
        
        // 执行正常操作...
        
        // 模拟节点宕机
        node1.stop();
        
        // 验证客户端故障转移
        assertThrows(RedisException.class, () -> {
            client.getBucket("test").get();
        });
    }
}

四、测试策略最佳实践

1. 分层测试金字塔：

   • 单元测试：70%
   • 集成测试：20%
   • E2E测试：10%

2. 测试数据管理：

   @Test
   public void testWithDynamicData() {
       List<TestData> testCases = List.of(
           new TestData("case1", 200, "success"),
           new TestData("case2", 500, "error")
       );
       
       testCases.forEach(data -> {
           mockServer.reset()
               .when(request().withPath("/api"))
               .respond(response().withStatusCode(data.status));
               
           // 执行测试断言...
       });
   }

3. 性能测试要点：

   • 基准测试：建立性能基线
   • 负载测试：验证系统容量
   • 压力测试：突破系统极限
   • 稳定性测试：长时间运行验证

五、常见问题排查指南

1. MockServer不生效：

   • 检查端口冲突
   • 验证请求路径匹配规则
   • 查看日志：MockServerLogger.enableLogging()

2. JMH测试结果异常：

   # 正确运行方式
   mvn clean install
   java -jar target/benchmarks.jar

3. 分布式锁测试陷阱：

   • 时钟漂移问题
   • GC停顿影响
   • 网络分区场景验证

通过系统化的测试验证策略，可以显著提升分布式系统的质量和可靠性。建议将上述方法整合到CI/CD流程中，实现自动化验证。