14.3 mock 与依赖注入

在测试中，外部依赖（如数据库、网络服务、文件系统或第三方 API）往往难以控制、速度慢或不可靠。为了隔离被测逻辑，Rust 社区广泛采用 mock 对象（mock objects）与 依赖注入（dependency injection）技术。通过将具体实现替换为可控的模拟对象，可以在不启动真实依赖的情况下验证代码行为。

依赖注入的基本模式

Rust 中常见的依赖注入方式是通过 trait 抽象 实现。首先定义一个 trait 描述依赖的行为，然后让真实实现和 mock 实现都实现该 trait：

// 定义抽象接口
trait EmailClient {
    fn send(&self, to: &str, subject: &str) -> Result<(), String>;
}

// 真实实现
struct SmtpEmailClient;
impl EmailClient for SmtpEmailClient {
    fn send(&self, to: &str, subject: &str) -> Result<(), String> {
        // 实际发送邮件
        Ok(())
    }
}

// 被测组件
struct UserManager<T: EmailClient> {
    email_client: T,
}

impl<T: EmailClient> UserManager<T> {
    fn new(email_client: T) -> Self {
        Self { email_client }
    }

    fn register(&self, email: &str) -> Result<(), String> {
        self.email_client.send(email, "Welcome!")?;
        Ok(())
    }
}

在生产代码中使用 SmtpEmailClient，而在测试中传入 mock 对象。

使用 mockall 自动生成 mock

手动编写 mock 实现繁琐且易错。mockall 是 Rust 中最流行的 mock 库，可通过过程宏自动生成完整的 mock 类型。

首先添加依赖：

[dev-dependencies]
mockall = "0.12"

然后为 trait 添加 #[automock] 属性：

use mockall::*;

#[automock]
trait EmailClient {
    fn send(&self, to: &str, subject: &str) -> Result<(), String>;
}

mockall 会生成一个名为 MockEmailClient 的结构体，支持灵活配置行为：

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn test_register_sends_welcome_email() {
        let mut mock_email = MockEmailClient::new();
        mock_email
            .expect_send()
            .with(eq("[email protected]"), eq("Welcome!"))
            .returning(|_, _| Ok(()));

        let user_mgr = UserManager::new(mock_email);
        user_mgr.register("[email protected]").unwrap();
    }
}

关键方法：

• expect_<method>：设置对某方法的预期调用；
• .with(...)：指定参数匹配规则（如 eq, predicate）；
• .returning(...)：定义返回值或副作用；
• 默认情况下，若未设置预期，调用会 panic。

其他 mock 方案

• 手工 mock：适用于简单场景或避免依赖；
• test doubles：如使用内存中的 HashMap 替代数据库；
• 条件编译：通过 #[cfg(test)] 提供测试专用实现。

注意事项

• 避免过度 mock：只 mock 外部依赖，而非内部模块；
• mock 应聚焦于行为验证（是否被正确调用），而非实现细节；
• 对于纯函数或无副作用逻辑，通常无需 mock，直接单元测试即可；
• mockall 生成的 mock 类型仅在测试中使用，不影响生产代码。

小结

通过 trait 抽象与 mockall 等工具，Rust 能够在保持零成本抽象的同时，实现高度可测试的架构。依赖注入使组件解耦，mock 对象则提供精确的测试控制。这种组合不仅提升了测试可靠性，也促进了良好的软件设计——高内聚、低耦合。在实际项目中，应优先为 I/O、外部服务等不可控依赖引入 mock，确保核心逻辑可快速、稳定地验证。