Karate API 測試實務

Karate 測試框架以其簡潔易懂的 BDD 語法和豐富的功能，成為 API 測試的利器。它不僅支援多種資料格式，還具備 Java 互操作性，方便與既有專案整合。本文將逐步引導讀者設定 Karate 專案、編寫 API 測試，並探討進階功能，包含 Docker 與 CI/CD 整合、UI 測試，以及使用 Karate Gatling 進行效能測試，提供全面的技術實務。

使用 Karate 編寫 API 測試

提升 API 測試以改善安全性和效能

前言

Karate是一種開源的測試自動化框架，專注於API測試。它提供了一種簡單、易於理解的方式來編寫測試，並且具有豐富的功能，如支援JSON、XML等多種資料格式，以及與Java的互操作性。本篇文章將介紹Karate的核心概念、設定專案、以及如何使用Karate編寫API測試。

Karate 的核心概念

Karate 的設計理念是簡化測試自動化的流程，使開發者和測試人員能夠輕鬆地編寫和維護測試。它具有以下特點：

• BDD 風格：Karate 使用類別似於Cucumber的BDD（Behavior-Driven Development）風格，使測試程式碼易於閱讀和理解。
• 支援多種資料格式：Karate 支援 JSON、XML、GraphQL、YAML、CSV等多種資料格式，使其能夠適應不同的API需求。
• Java 互操作性：Karate 與 Java具有良好的互操作性，可以輕鬆地與現有的Java專案整合。

Karate 的優勢

Karate 的強大之處在於其簡單易用、功能豐富且具有高度的可擴充套件性。它允許使用者使用簡單的語法編寫複雜的測試場景，並且能夠與多種工具和框架整合。

設定 Karate 專案

要開始使用 Karate，首先需要設定開發環境。以下是設定的步驟：

1. 安裝 Java：Karate 需要 Java 環境，因此首先需要安裝 Java 並設定 JAVA_HOME 環境變數。
2. 選擇 IDE：可以使用 Visual Studio Code 或 IntelliJ IDEA 等 IDE 來編寫和執行 Karate 測試。
3. 匯入範例專案：可以匯入官方提供的範例專案來快速開始。
4. 使用 Maven 管理專案：Maven 是一個專案管理工具，可以用來管理 Karate 專案的依賴和建置流程。

設定 JAVA_HOME 環境變數

設定 JAVA_HOME 環境變數的步驟如下：

export JAVA_HOME=$(/usr/libexec/java_home)

或者在 Windows 系統中：

setx JAVA_HOME "C:\Program Files\Java\jdk-17"

使用 Maven 管理專案

Maven 可以用來管理 Karate 專案的依賴和建置流程。以下是 Maven 的基本設定：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.intuit.karate</groupId>
        <artifactId>karate-junit5</artifactId>
        <version>1.2.0</version>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

編寫 API 測試

Karate 提供了一種簡單的方式來編寫 API 測試。以下是一個簡單的範例：

Feature: 測試使用者 API

  Scenario: 取得使用者資訊
    Given url 'https://example.com/api/users'
    When method get
    Then status 200
    And match response contains { id: '#number', name: '#string' }

程式碼解析：

此範例使用 Karate 的 BDD 風格編寫了一個簡單的 API 測試。其中：

• Given 子句指定了請求的 URL。
• When 子句指定了請求的方法（此例中為 GET）。
• Then 子句驗證了回應的狀態碼和內容。

Karate 測試框架：從基礎到進階

Karate 是一個強大的開源測試框架，專門為 API 測試設計，同時支援效能測試和 UI 自動化測試。本文將根據提供的目錄，探討 Karate 的各項功能和應用。

基礎篇：Karate 入門與基本測試撰寫

設定 Karate 專案

要開始使用 Karate，首先需要設定專案環境。透過 Maven archetype 可以快速建立 Karate 專案。專案建立後，瞭解不同檔案的作用對於有效使用 Karate 至關重要。

編寫基本 Karate 測試

編寫 Karate 測試的第一步是探索被測試的 API。以 JSONPlaceholder API 為例，我們可以學習如何建立新的 Karate 專案、新增 feature 檔案、組態測試執行，並撰寫第一個測試場景。

在測試中，我們需要學會如何呼叫端點、設定引數、匹配狀態碼和回應內容。Karate 提供了豐富的斷言和匹配器，使得驗證回應內容變得簡單。

使用變數和資料表格

Karate 支援使用變數和資料表格來使測試更靈活和可重用。透過變數，我們可以動態地設定請求引數；使用資料表格，則可以輕易實作資料驅動測試。

進階篇：Karate 的進階功能

自訂和最佳化 Karate 測試

Karate 提供了多種進階功能來滿足複雜的測試需求。例如，使用 Karate hooks 可以在測試執行前後執行特定的程式碼；定義 Java 函式則可以擴充套件 Karate 的功能。

此外，Karate 還支援使用外部檔案、JSONPath 和 XPath 等功能，使得處理複雜的 JSON 和 XML 資料變得更加容易。

在 Docker 和 CI/CD 管道中使用 Karate

將 Karate 測試整合到 Docker 和 CI/CD 管道中，可以實作自動化的測試流程。透過編寫 shell 指令碼和使用 Docker 容器，可以在不同的環境中執行 Karate 測試。

Karate UI for 瀏覽器測試

Karate UI 提供了一套用於瀏覽器自動化測試的 API。透過簡單的語法，可以實作對網頁元素的定位、互動和斷言。除錯 UI 測試時，Karate 提供了截圖、高亮元素和匯出 PDF 等功能。

使用 Karate Gatling 進行效能測試

Karate Gatling 是根據 Gatling 的效能測試工具，可以直接使用 Karate 的測試場景進行效能測試。設定好 Scala 環境和 Maven profile 後，就可以執行效能測試並檢視 Gatling 報告。

此圖示展示了使用 Karate 的流程，從設定專案到進行不同型別的測試。

前言

Karate 框架是一種相對較新的軟體測試解決方案，旨在彌合探索性測試和大量程式碼自動化之間的差距。它非常注重易學性，同時為 API 測試等提供了完整的功能。本文首先介紹了該框架的核心概念和思想，如何設定新的測試專案，以及如何編寫有效的 API 測試。進一步地，它涵蓋了在不同設定和環境中執行這些測試的各種方法，並解釋了各種報告和日誌選項，包括完全自定義的選項。此外，本文還涵蓋了 Karate 的進階功能，例如使用自定義 JavaScript 和 Java 程式碼擴充套件框架的功能，甚至在 Docker 和持續整合/持續交付（CI/CD）管道中使用它。

本文讀者

如果您是一位已經熟悉 API 並希望透過自動化測試來覆寫它們的 QA 工程師或開發人員，那麼本文適合您。即使您已經進行了其他形式的測試，並希望瞭解更多關於 API 測試的知識，本文也可以幫助您理解這些測試的核心思想和方法。即使您已經使用其他框架和技術進行 API 測試，您也會在這裡瞭解到 Karate 與其競爭對手的區別。

本文涵蓋內容

第一章：介紹 Karate 的核心概念

本章介紹了 Karate 測試框架，概述了其優勢、關鍵概念和特殊功能。

第二章：設定您的 Karate 專案

本章提供了一個逐步，用於設定新的 Karate 測試專案，包括整合開發環境（IDE）準備、使用 Maven 進行依賴管理，以及使用 Karate 組態檔案進行基本組態。

第三章：編寫基本的 Karate 測試

本章介紹了使用 Karate 編寫第一個 API 測試，檢查傳回程式碼和回應，同時透過 Karate 和 Gherkin 機制確保程式碼效率。

第四章：執行 Karate 測試

本章探討了觸發和執行 Karate 測試的各種方法，包括在 CI/CD 管道中執行測試的考慮因素、選擇測試案例以及平行執行測試以最佳化執行時間。

第五章：報告和日誌

本章概述了 Karate 的內建報告和日誌功能，用於有效排除故障，以及整合第三方報告解決方案的。

第六章：更進階的 Karate 功能

本章探討了建立更複雜測試案例的概念和技術，包括設定和檢查標頭、cookie 和身份驗證令牌、測試 GraphQL API，以及在不同測試環境之間切換。

第七章：自定義和最佳化 Karate 測試

本章展示瞭如何透過 JavaScript 函式和 Java 互操作性在 Karate 中建立自定義功能，以及如何編寫自定義 Karate 鉤子以對 Karate 事件做出反應。

第八章：在 Docker 和 CI/CD 管道中使用 Karate

本章將 Karate 測試整合到 CI/CD 管道中，以使用 GitHub 工作流程示例建立完全自動化的測試設定。

第九章：Karate UI 用於瀏覽器測試

本章介紹了 Karate UI，一個特殊的模組，用於根據瀏覽器的測試自動化，並探討了這種替代性的使用者介面（UI）測試方法如何融入 Karate 生態系統。

第十章：使用 Karate Gatling 進行效能測試

本章探討了 Karate 與流行的 Gatling 框架之間的整合，用於負載和效能測試，這重用了現有的 Karate 場景。

如何充分利用本文

基本的 Java 和 JavaScript 知識，以及對測試方法的基本理解，將有助於您更快地找到方向。然而，在本文中，我也嘗試以即使沒有這些知識也能理解的方式來涵蓋所需的方面。

軟體需求

您不需要任何商業軟體或工具來跟隨本文的內容。我故意選擇使用免費和開源軟體，以便每個人都可以使用它而無需額外花費。

如果您正在使用本文的電子版，我們建議您自己輸入程式碼或從本文的 GitHub 儲存庫存取程式碼（下一節中有連結）。這樣做將有助於您避免與複製和貼上程式碼相關的任何潛在錯誤。

下載示例程式碼檔案

下載彩色影像

本文使用的慣例

在整本文中，使用了一些文字慣例。

程式碼在文字中

表示文字中的程式碼詞、資料函式庫表名、資料夾名稱、檔名、副檔名、路徑名、虛擬 URL、使用者輸入和 Twitter 處理等。例子：“Gherkin 檔案具有 .feature 副檔名，並且始終以 Feature: 行開頭，後面跟著描述。”

程式碼塊

程式碼塊設定如下：

Package blog.softwaretester.gherkin;
import io.cucumber.java.en.Given;
import io.cucumber.java.en.Then;
import io.cucumber.java.en.When;

public class StepDefinitions {
    @Given("I am on the Web shop homepage")
    public void goToHomepage() {
        System.out.println("Go to homepage");
    }
}

當我們希望將您的注意力吸引到程式碼塊的特定部分時，相關的行或專案以粗體顯示：

public class StepDefinitions {
    @Given("I am on the Web shop homepage")
    public void goToHomepage() {
        System.out.println("Go to homepage");
    }
}

內容解密：

此段落將詳細解釋程式碼的作用、概念及邏輯。首先，這段Java程式碼定義了一個名為StepDefinitions的類別，用於實作Cucumber框架中的步驟定義。@Given註解表示當Cucumber遇到特定的Gherkin步驟時，將執行標註的方法。在這個例子中，當步驟“I am on the Web shop homepage”被執行時，goToHomepage方法將被呼叫，並列印出“Go to homepage”。這個設計模式允許開發者將自然語言描述的測試步驟轉換為可執行的程式碼，從而實作自動化測試。

這種設計模式的優點在於，它使得非技術人員能夠透過編寫Gherkin語言的場景來參與測試的編寫，而開發者則專注於實作這些步驟背後的邏輯。這樣不僅提高了測試的可讀性和可維護性，也促進了開發團隊和非技術團隊之間的協作。

此外，這種方法也體現了Karate框架的一個重要特點，即它能夠無縫地與Cucumber生態系統整合，利用Cucumber的強大功能來簡化API測試的編寫和執行。因此，對於已經熟悉Cucumber的使用者來說，轉換到Karate將會是一個相對平滑的過程。

總之，這段程式碼展示瞭如何利用Karate和Cucumber來實作自動化測試的基本步驟，並突出了這種方法的靈活性、可讀性和可擴充套件性。

@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam componentStyle rectangle

title Karate API 測試實務

package "Docker 架構" {
    actor "開發者" as dev

    package "Docker Engine" {
        component [Docker Daemon] as daemon
        component [Docker CLI] as cli
        component [REST API] as api
    }

    package "容器運行時" {
        component [containerd] as containerd
        component [runc] as runc
    }

    package "儲存" {
        database [Images] as images
        database [Volumes] as volumes
        database [Networks] as networks
    }

    cloud "Registry" as registry
}

dev --> cli : 命令操作
cli --> api : API 呼叫
api --> daemon : 處理請求
daemon --> containerd : 容器管理
containerd --> runc : 執行容器
daemon --> images : 映像檔管理
daemon --> registry : 拉取/推送
daemon --> volumes : 資料持久化
daemon --> networks : 網路配置

@enduml

此圖示說明瞭Karate測試執行的流程。

首先，測試過程從「開始」節點啟動，接著進入「執行測試步驟」階段。在這個階段，Karate會解析Gherkin語言描述的測試步驟。 然後，流程進入一個判定節點「是否匹配步驟定義」，此處Karate會檢查目前執行的步驟是否有對應的Java方法實作。 如果步驟能夠匹配到對應的方法，則流程進入「執行對應方法」的階段，在這裡，Karate會呼叫相關的Java方法來執行具體的測試邏輯。 如果步驟無法匹配到任何方法，流程則進入「報告錯誤」的路徑，這通常意味著測試步驟沒有被正確地實作。 無論是執行成功還是失敗，最終都會導向「結束」節點，表示一次測試執行的完成。 這個流程圖清晰地展示了Karate如何透過Gherkin語言與Java方法的結合來執行自動化測試。

Karate 核心概念介紹

軟體測試領域不斷變化，新的技術和框架不斷湧現，以解決常見的測試問題。許多人對測試有著根深蒂固的看法，甚至阻礙了進步。測試通常分為探索性測試（或稱手動測試）和程式碼密集的自動化解決方案（即測試自動化）。Karate 框架是軟體測試領域的新成員，旨在解決許多問題，尤其是其他解決方案陡峭的學習曲線。

什麼讓 Karate 脫穎而出？

Karate 是一個使用 Java 編寫的測試自動化框架，但基本軟體測試並不需要程式設計技能。它大量根據 Gherkin 語法，這種語法因 Cucumber BDD 框架而聞名。Karate 最初被設計為 Cucumber 的擴充套件，但很快就發展成自己的特色。然而，Cucumber 的一些核心特性仍然明顯，並可被充分利用。例如，相似的檔案結構、語法和與標準 JSON 報告格式的相容性。

Karate 的第一個版本於 2017 年 2 月 8 日由 Peter Thomas 發布，當時他正在 Intuit India（一家大型金融科技公司的測試工程師）。他的動機是提出一個比當時團隊內部使用的框架更易於使用和理解的 API 測試解決方案。

Karate 的特點

• 不需要程式設計技能即可進行基本軟體測試
• 根據 Gherkin 語法
• 與 Cucumber 有相似的檔案結構和語法
• 相容於標準 JSON 報告格式

行為驅動開發（BDD）與 Karate

Karate 與 BDD 有著密切的關係。BDD 是一種軟體開發過程，鼓勵開發人員、QA 和非技術人員之間的協作。Karate 使用 Gherkin 語法，這是 BDD 的一種常見語法。

BDD 的優點

• 提高開發人員、QA 和非技術人員之間的協作
• 使用自然語言描述軟體行為
• 自動化測試與軟體行為描述緊密相關

Karate 中的資料型別

Karate 支援多種資料型別，包括 JSON、XML 和 CSV。

JSON 資料型別

JSON（JavaScript 物件表示法）是一種輕量級的資料交換格式，易於閱讀和編寫。

{
  "name": "John Doe",
  "age": 30
}

XML 資料型別

XML（可擴充套件標記語言）是一種用於儲存和傳輸資料的標記語言。

<person>
  <name>John Doe</name>
  <age>30</age>
</person>

CSV 資料型別

CSV（逗號分隔值）是一種用於儲存表格資料的純文字格式。

"name","age"
"John Doe",30

JavaScript 引擎

Karate 內建了一個 JavaScript 引擎，允許使用者使用 JavaScript 編寫測試指令碼。

JavaScript 的優點

• 易於學習和使用
• 可用於編寫複雜的測試邏輯
• 與 Karate 的其他功能緊密整合

Java 互操作性

Karate 與 Java 緊密整合，允許使用者使用 Java 編寫自定義功能。

Java 互操作性的優點

• 可使用 Java 編寫複雜的功能
• 與 Karate 的其他功能緊密整合
• 可重用現有的 Java 程式碼