自动化回归测试平台 AREX 的 Mock 实现原理

AREX 是一款开源的基于真实请求与数据的自动化回归测试平台，利用 Java Agent 字节码注入技术，通过在生产环境录制和存储请求、应答数据，并在测试环境回放请求和注入 Mock 数据，存储新的应答，实现了自动录制、自动回放、自动比对，为接口回归测试提供便利。

AREX Mock 功能十分强大，不仅支持各种主流技术框架的自动数据采集和 Mock，还支持了本地时间、缓存 数据以及各种内存数据的采集和 Mock，可以做到在回放时精准还原生产执行时的数据环境，且不会产生脏数据。

这篇文档将从代码实现的角度简单介绍下 AREX 是如何实现在流量回放时自动 Mock 数据的。

示例

让我们先以一个简单的函数为例，理解⼀下其实现原理。假定我们有下面⼀个函数，用于将给定的 IP 字符串转换成整型，代码如下：

public Integer parseIp(String ip) { int result = 0; if (checkFormat(ip)) { // 检查IP串是否合法 String[] ipArray = ip.split("\\."); for (int i = 0; i < ipArray.length; i++) { result = result << 8; result += Integer.parseInt(ipArray[i]); } } return result; }

我们将从两个方面说明如何实现该函数的流量回放功能：

• Record（流量采集）

当这个函数被调用时，我们把对应的请求参数和返回结果保存下来，供后面流量回放使用，代码如下：

if (needRecord()) { // 数据采集，将参数和执⾏结果保存进DB DataService.save("parseIp", ip, result); }

• Replay（流量回放）

在进行流量回放时，就可以用之前采集的数据来自动实现这个函数的 Mock，代码如下：

if (needReplay()) { return DataService.query("parseIp", ip); }

通过查看完整的代码，我们可以更好地理解其实现逻辑：

public Integer parseIp(String ip) { if (needReplay()) { // 回放的场景，使⽤采集的数据做为返回结果，也就是 Mock return DataService.query("parseIp", ip); } int result = 0; if (checkFormat(ip)) { String[] ipArray = ip.split("\\."); for (int i = 0; i < ipArray.length; i++) { result = result << 8; result += Integer.parseInt(ipArray[i]); } } if (needRecord()) { // 录制的场景，将参数和执⾏结果保存进到数据库 DataService.save("pareseIp", ip, result); } return result; }

AREX 中的具体实现

AREX 实现的原理类 似，不过会更复杂⼀些，不需要开发人员手动在业务代码中添加录制和回放的代码。arex-agent会在应用启动时，在需要的代码块中自动添加相应的代码来实现这个功能。这里以 MyBatis3 的 Query 为例，看看 AREX 中的具体实现。

阅读过 MyBatis 源码的应该都了解，Query 的操作都会收束在org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor类的 query 方法上（Batch 操作除外），这个方法的签名如下：

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException

这⾥包含了执行的 SQL 和参数，函数的结果包含了从数据库中查到的数据，显然在这里执行数据采集是合适的，在回放的时候也可以用采集的数据作为结果返回，从而避免实际的数据库操作。看看 AREX 中的代码，为了便于理解，这里做了⼀定的简化，如下:

public class ExecutorInstrumentation extends TypeInstrumentation { @Override protected ElementMatcher<TypeDescription> typeMatcher() { // 需要进行代码注入的类全名 return named("org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor"); } @Override public List<MethodInstrumentation> methodAdvices() { // 需要进行代码注入的方法名，因为query方法存在多个重载，所以带上了参数验证 return Collections.singletonList(new MethodInstrumentation( named("query").and(isPublic()) .and(takesArguments(6)) .and(takesArgument(0, named("org.apache.ibatis.mapping.MappedStatement"))) .and(takesArgument(1, Object.class)) .and(takesArgument(5, named("org.apache.ibatis.mapping.BoundSql"))), QueryAdvice.class.getName()) ); } // 注入的代码 public static class QueryAdvice { @Advice.OnMethodEnter(skipOn = Advice.OnNonDefaultValue.class, suppress = Throwable.class) public static boolean onMethodEnter(@Advice.Argument(0) MappedStatement var1, @Advice.Argument(1) Object var2, @Advice.Argument(5) BoundSql boundSql, @Advice.Local("mockResult") MockResult mockResult) { RepeatedCollectManager.enter(); // 防止嵌套调用导致的数据重复采集 if (ContextManager.needReplay()) { mockResult = InternalExecutor.replay(var1, var2, boundSql, "query"); } return mockResult != null; } @Advice.OnMethodExit(onThrowable = Throwable.class, suppress = Throwable.class) public static void onMethodExit(@Advice.Argument(0) MappedStatement var1, @Advice.Argument(1) Object var2, @Advice.Argument(5) BoundSql boundSql, @Advice.Thrown(readOnly = false) Throwable throwable, @Advice.Return(readOnly = false) List<?> result, @Advice.Local("mockResult") MockResult mockResult) { if (!RepeatedCollectManager.exitAndValidate()) { return; } if (mockResult != null) { if (mockResult.getThrowable() != null) { throwable = mockResult.getThrowable(); } else { result = (List<?>) mockResult.getResult(); } return; } if (ContextManager.needRecord()) { InternalExecutor.record(var1, var2, boundSql, result, throwable, "query"); } } } }

其中QueryAdvice是需要在query方法中注入的代码。通过onMethodEnter注入的代码会在方法最开始地位置执行，而onMethodExit注入的代码则会在函数返回结果之前执行。

单纯地看这个可能比较难于理解，我们把注入代码后的BaseExecutor的 query 方法的代码 dump下来进行分析，如下：

public <E> List<E> query(MappedStatement ms, Object parameter, RowBounds rowBounds, ResultHandler resultHandler, CacheKey key, BoundSql boundSql) throws SQLException { MockResult mockResult = null; boolean skipOk; try { RepeatedCollectManager.enter(); if (ContextManager.needReplay()) { mockResult = InternalExecutor.replay(ms, parameter, boundSql, "query"); } skipOk = mockResult != null; } catch (Throwable var28) { var28.printStackTrace(); skipOk = false; } List result; Throwable throwable; if (skipOk) { // 重放的场景，不再执行原来的 query 方法体 result = null; } else { try { // BaseExecutor query 方法的原代码，此处省略，唯一会被调整的就是原方法里 return 的代码，会被修改为将结果赋值给 result result = list; } catch (Throwable var27) { throwable = var27; result = null; } } try { if (mockResult != null) { if (mockResult.getThrowable() != null) { throwable = mockResult.getThrowable(); } else { result = (List)mockResult.getResult(); } } else if (RepeatedCollectManager.exitAndValidate() && ContextManager.needRecord()) { InternalExecutor.record(ms, parameter, boundSql, result, throwable, "query"); } } catch (Throwable var26) { var26.printStackTrace(); } if (throwable != null) { throw throwable; } else { return result; } }

可以看到 onMethodEnter 和 onExit 里的代码被插⼊到了开头和结尾，再来理解下这段代码：

• 录制的场景

AREX 会判断这次访问数据是否需要录制（服务收到请求时，AREX 会根据配置的录制频率决定是否对这个请求进行录制，如果判断为需要录制，则这个请求执行过程中所有的外部依赖都会被录制，具体实现细节这里不做介绍了）。录制过程中，AREX 会调用InternalExecutor.record(ms, parameter, boundSql, result, throwable, "query")方法，将本次数据库访问的结果、核心参数等信息存入AREX的数据库中，完成对该数据库访问的录制。

• 回放的场景

从上面的代码可以看到，当把前面录制的请求再次发送给对应服务时，AREX 会将其视为回放，此时不会再执行原函数的代码了，而是直接返回之前录制下来的结果（包括当时异常的还原），通过调用InternalExecutor.replay(ms, parameter, boundSql, "query”)可以获取之前保存的录制数据。

内存数据的 Record&Replay（动态类）

当然，前面示例的函数是幂等的，对于幂等函数而言，由于每次调用时，其返回结果始终相同，不会受到外部因素的影响，因此在录制和回放过程中并不需要进行数据的采集和 Mock。

相反，对于非幂等的函数，每次调用的结果可能会受到外部环境的影响，并且执行结果会影响服务输出（例如各种本地缓存，不同的环境数据可能不同，从而影响输出结果）。在这种情况下，AREX 也提供配置动态类这种机制来实现这部分数据的 Record 和 Mock 功能，具体可以在 Setting 子菜单的 Record 配置项中配置：

在这里依次配置类名、方法名（非必需，不配置的话将会应用于所有有参数和返回值的公共方法）、参数类型（非必需）。配置完成后，arex-agent将会自动在对应的方法中注入类似上面的 Record&Replay 代码，从而实现数据的采集和回放时的 Mock 功能。

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