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使用 UI Automator 编写自动化测试

UI Automator 是一个界面测试框架，适用于整个系统上以及多个已安装应用间的跨应用功能界面测试。通过 UI Automator API，您可以与设备上的可见元素进行交互，而不管焦点在哪个 Activity 上，这样您就可以执行在测试设备中打开“设置”菜单或应用启动器等操作。您的测试可以使用方便的描述符（如显示在相应组件中的文本或其内容描述）来查找界面组件。

UI Automator 测试框架是基于插桩的 API，可与 AndroidJUnitRunner 测试运行程序一起使用。它非常适合编写不透明盒式自动化测试，此类测试的测试代码不依赖于目标应用的内部实现细节。

UI Automator 测试框架的主要功能包括：

用于检索状态信息并在目标设备上执行操作的 API。如需了解详情，请参阅访问设备状态。
支持跨应用界面测试的 API。如需了解详情，请参阅 UI Automator API。

访问设备状态

UI Automator 测试框架提供了一个 UiDevice 类，用于在运行目标应用的设备上访问和执行操作。您可以调用其方法以访问设备属性，如当前屏幕方向或显示屏尺寸。借助 UiDevice 类，您还可以执行以下操作：

改变设备的旋转。
按硬件键，如“音量调高按钮”。
按返回、主屏幕或菜单按钮。
打开通知栏。
截取当前窗口的屏幕截图。

例如，如需模拟按下“主屏幕”按钮，请调用 UiDevice.pressHome() 方法。

UI Automator API

通过 UI Automator API，您可以编写可靠的测试，而无需了解目标应用的实现细节。您可以使用这些 API 在多个应用间捕获和操纵界面组件：

UiObject2：表示设备上可见的界面元素。
BySelector：指定用于匹配界面元素的条件。
By：以简洁的方式构建 BySelector。
Configurator：可让您设置用于运行 UI Automator 测试的关键参数。

例如，以下代码展示了如何编写测试脚本以在设备中打开 Gmail 应用：

Kotlin

device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
device.pressHome()

val gmail: UiObject2 = device.findObject(By.text("Gmail"))
// Perform a click and wait until the app is opened.
val opened: Boolean = gmail.clickAndWait(Until.newWindow(), 3000)
assertThat(opened).isTrue()

Java

device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
device.pressHome();

UiObject2 gmail = device.findObject(By.text("Gmail"));
// Perform a click and wait until the app is opened.
Boolean opened = gmail.clickAndWait(Until.newWindow(), 3000);
assertTrue(opened);

设置 UI Automator

在使用 UI Automator 构建界面测试之前，请务必配置测试源代码位置和项目依赖项，如针对 AndroidX Test 设置项目中所述。

在 Android 应用模块的 build.gradle 文件中，您必须设置对 UI Automator 库的依赖项引用：

Kotlin

dependencies {
  ...
  androidTestImplementation("androidx.test.uiautomator:uiautomator:2.3.0")
}

Groovy

dependencies {
  ...
  androidTestImplementation 'androidx.test.uiautomator:uiautomator:2.3.0'
}

如需优化 UI Automator 测试，您应先检查目标应用的界面组件并确保它们可访问。这些优化提示将在接下来的两部分中进行介绍。

检查设备上的界面

在设计测试之前，请先检查设备上可见的界面组件。为确保您的 UI Automator 测试可以访问这些组件，请检查这些组件是否具有可见文本标签和/或 android:contentDescription 值。

uiautomatorviewer 工具提供了一个方便的可视界面，用于检查布局层次结构以及查看在设备前台显示的界面组件的属性。利用这些信息，您可以使用 UI Automator 创建更精细的测试。例如，您可以创建与特定可见属性匹配的界面选择器。

要启动 uiautomatorviewer 工具，请执行以下操作：

在实体设备上启动目标应用。
将设备连接到开发机器。
打开终端窗口并导航至 <android-sdk>/tools/ 目录。
使用以下命令运行该工具：

 $ uiautomatorviewer

如需查看应用的界面属性，请执行以下操作：

在 uiautomatorviewer 界面中，点击 Device Screenshot 按钮。
将鼠标悬停在左侧面板中的快照上，以查看 uiautomatorviewer 工具识别的界面组件。右下方的面板中列出了属性，右上方的面板中列出了布局层次结构。
（可选）点击 Toggle NAF Nodes 按钮，以查看 UI Automator 无法访问的界面组件。对于这些组件，系统显示的相关信息可能很有限。

如需了解 Android 提供的常见类型的界面组件，请参阅界面。

确保 Activity 可访问

UI Automator 测试框架在已实现 Android 无障碍功能的应用上效果更好。当您使用类型为 View 或 SDK 中的 View 的子类的界面元素时，无需实现无障碍功能支持，因为这些类已经为您实现了这项支持。

不过，某些应用会使用自定义界面元素来提供更丰富的用户体验。此类元素不会提供自动无障碍功能支持。如果您的应用包含不是 SDK 中的 View 的子类的实例，请务必向这些元素添加无障碍功能，具体操作步骤如下：

创建一个扩展 ExploreByTouchHelper 的具体类。
通过调用 setAccessibilityDelegate()，将新类的实例与特定自定义界面元素相关联。

如需获得有关向自定义视图元素添加无障碍功能的其他指导，请参阅构建无障碍自定义视图。如需详细了解 Android 平台上无障碍功能的常规最佳实践，请参阅改进应用的无障碍功能。

创建 UI Automator 测试类

UI Automator 测试类的编写方式应与 JUnit 4 测试类相同。如需详细了解如何创建 JUnit 4 测试类以及如何使用 JUnit 4 断言和注解，请参阅创建插桩单元测试类。

在测试类定义的开头添加 @RunWith(AndroidJUnit4.class) 注解。您还需要将 AndroidX Test 中提供的 AndroidJUnitRunner 类指定为默认测试运行程序。在设备或模拟器上运行 UI Automator 测试中对此步骤进行了更详细的说明。

在 UI Automator 测试类中实现以下编程模型：

通过调用 getInstance() 方法并将 Instrumentation 对象作为参数传递给该方法，获取 UiDevice 对象以访问要测试的设备。
通过调用 findObject() 方法，获取 UiObject2 对象以访问设备上显示的界面组件（例如，前台的当前视图）。
通过调用 UiObject2 方法，模拟需要在该界面组件上执行的特定用户交互；例如，调用 scrollUntil() 以滚动，以及调用 setText() 以修改文本字段。您可以根据需要反复调用第 2 步和第 3 步中的 API，以测试涉及多个界面组件或用户操作序列的更复杂的用户交互。
执行这些用户交互后，检查界面是否反映了预期的状态或行为。

下面几部分更详细地介绍了这些步骤。

访问界面组件

UiDevice 对象是您访问和操纵设备状态的主要方式。在测试中，您可以调用 UiDevice 方法来检查各种属性的状态，如当前屏幕方向或显示屏尺寸。您的测试可以使用 UiDevice 对象执行设备级操作，如强制设备进行特定旋转、按方向键硬件按钮，以及按主屏幕和菜单按钮。

最好从设备的主屏幕开始测试。在主屏幕（或您在设备中选择的其他某个起始位置）上，您可以调用 UI Automator API 提供的方法，以选择特定的界面元素并与之交互。

以下代码段展示了您的测试如何获取 UiDevice 实例并模拟按主屏幕按钮的操作：

Kotlin

import org.junit.Before
import androidx.test.runner.AndroidJUnit4
import androidx.test.uiautomator.UiDevice
import androidx.test.uiautomator.By
import androidx.test.uiautomator.Until
...

private const val BASIC_SAMPLE_PACKAGE = "com.example.android.testing.uiautomator.BasicSample"
private const val LAUNCH_TIMEOUT = 5000L
private const val STRING_TO_BE_TYPED = "UiAutomator"

@RunWith(AndroidJUnit4::class)
@SdkSuppress(minSdkVersion = 18)
class ChangeTextBehaviorTest2 {

private lateinit var device: UiDevice

@Before
fun startMainActivityFromHomeScreen() {
  // Initialize UiDevice instance
  device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())

  // Start from the home screen
  device.pressHome()

  // Wait for launcher
  val launcherPackage: String = device.launcherPackageName
  assertThat(launcherPackage, notNullValue())
  device.wait(
    Until.hasObject(By.pkg(launcherPackage).depth(0)),
    LAUNCH_TIMEOUT
  )

  // Launch the app
  val context = ApplicationProvider.getApplicationContext<Context>()
  val intent = context.packageManager.getLaunchIntentForPackage(
  BASIC_SAMPLE_PACKAGE).apply {
    // Clear out any previous instances
    addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK)
  }
  context.startActivity(intent)

  // Wait for the app to appear
  device.wait(
    Until.hasObject(By.pkg(BASIC_SAMPLE_PACKAGE).depth(0)),
    LAUNCH_TIMEOUT
    )
  }
}

Java

import org.junit.Before;
import androidx.test.runner.AndroidJUnit4;
import androidx.test.uiautomator.UiDevice;
import androidx.test.uiautomator.By;
import androidx.test.uiautomator.Until;
...

@RunWith(AndroidJUnit4.class)
@SdkSuppress(minSdkVersion = 18)
public class ChangeTextBehaviorTest {

  private static final String BASIC_SAMPLE_PACKAGE
  = "com.example.android.testing.uiautomator.BasicSample";
  private static final int LAUNCH_TIMEOUT = 5000;
  private static final String STRING_TO_BE_TYPED = "UiAutomator";
  private UiDevice device;

  @Before
  public void startMainActivityFromHomeScreen() {
    // Initialize UiDevice instance
    device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());

    // Start from the home screen
    device.pressHome();

    // Wait for launcher
    final String launcherPackage = device.getLauncherPackageName();
    assertThat(launcherPackage, notNullValue());
    device.wait(Until.hasObject(By.pkg(launcherPackage).depth(0)),
    LAUNCH_TIMEOUT);

    // Launch the app
    Context context = ApplicationProvider.getApplicationContext();
    final Intent intent = context.getPackageManager()
    .getLaunchIntentForPackage(BASIC_SAMPLE_PACKAGE);
    // Clear out any previous instances
    intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK);
    context.startActivity(intent);

    // Wait for the app to appear
    device.wait(Until.hasObject(By.pkg(BASIC_SAMPLE_PACKAGE).depth(0)),
    LAUNCH_TIMEOUT);
    }
}

在本例中，@SdkSuppress(minSdkVersion = 18) 语句有助于确保测试只能在搭载 Android 4.3（API 级别 18）或更高版本的设备上运行（根据 Android Automator 框架的要求）。

使用 findObject() 方法检索 UiObject2，它表示符合给定选择器条件的视图。您可以根据需要重复使用已在应用测试的其他部分中创建的 UiObject2 实例。请注意，每当您的测试使用 UiObject2 实例以点击界面元素或查询属性时，UI Automator 测试框架都会在当前显示内容中搜索匹配项。

以下代码段展示了您的测试如何构建表示应用中的“取消”按钮和“确定”按钮的 UiObject2 实例。

Kotlin

val okButton: UiObject2 = device.findObject(
    By.text("OK").clazz("android.widget.Button")
)

// Simulate a user-click on the OK button, if found.
if (okButton != null) {
    okButton.click()
}

Java

UiObject2 okButton = device.findObject(
    By.text("OK").clazz("android.widget.Button")
);

// Simulate a user-click on the OK button, if found.
if (okButton != null) {
    okButton.click();
}

指定选择器

如果您需要访问应用中的特定界面组件，请使用 By 类构建 BySelector 实例。BySelector 表示对显示的界面中特定元素的查询。

如果找到了多个匹配元素，系统会将布局层次结构中的第一个匹配元素作为目标 UiObject2 返回。构建 BySelector 时，您可以将多个属性链接在一起以优化搜索。如果未找到匹配的界面元素，则返回 null。

您可以使用 hasChild() 或 hasDescendant() 方法来嵌套多个 BySelector 实例。例如，以下代码示例展示了您的测试如何指定搜索，以查找第一个具有文本属性的子界面元素的 ListView。

Kotlin

val listView: UiObject2 = device.findObject(
    By.clazz("android.widget.ListView")
        .hasChild(
            By.text("Apps")
        )
)

Java

UiObject2 listView = device.findObject(
    By.clazz("android.widget.ListView")
        .hasChild(
            By.text("Apps")
        )
);

在选择器条件中指定对象状态可能很有用。例如，如果要选择所有已选中元素的列表以便取消选中这些元素，请调用 checked() 方法并将参数设置为 true。

执行操作

您的测试获取 UiObject2 对象后，您可以调用 UiObject2 类中的方法，在由该对象表示的界面组件上执行用户交互。您可以指定如下操作：

click()：点击界面元素的可见边界的中心。
drag()：将此对象拖动到任意坐标。
setText()：清除可修改字段的内容后，设置该字段中的文本。相反，clear() 方法用于清除可修改字段中的现有文本。
swipe()：朝指定方向执行滑动操作。
scrollUntil()：朝指定方向执行滚动操作，直到满足 Condition 或 EventCondition 为止。

通过 UI Automator 测试框架，您可以发送 intent 或启动 activity，无需使用 shell 命令，只需通过 getContext() 获取 Context 对象即可。

以下代码段展示了您的测试如何使用 Intent 来启动被测应用。当您只想测试计算器应用而不关心启动器时，此方法很有用。

Kotlin

fun setUp() {
...

  // Launch a simple calculator app
  val context = getInstrumentation().context
  val intent = context.packageManager.getLaunchIntentForPackage(CALC_PACKAGE).apply {
    addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK)
  }
  // Clear out any previous instances
  context.startActivity(intent)
  device.wait(Until.hasObject(By.pkg(CALC_PACKAGE).depth(0)), TIMEOUT)
}

Java

public void setUp() {
...

  // Launch a simple calculator app
  Context context = getInstrumentation().getContext();
  Intent intent = context.getPackageManager()
  .getLaunchIntentForPackage(CALC_PACKAGE);
  intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK);

  // Clear out any previous instances
  context.startActivity(intent);
  device.wait(Until.hasObject(By.pkg(CALC_PACKAGE).depth(0)), TIMEOUT);
}

验证结果

InstrumentationTestCase 扩展了 TestCase，因此您可以使用标准的 JUnit Assert 方法来测试应用中的界面组件是否会返回预期结果。

以下代码段展示了您的测试如何找到计算器应用中的几个按钮，按顺序点击它们，然后验证是否显示了正确的结果。

Kotlin

private const val CALC_PACKAGE = "com.myexample.calc"

fun testTwoPlusThreeEqualsFive() {
  // Enter an equation: 2 + 3 = ?
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "two")).click()
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "plus")).click()
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "three")).click()
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "equals")).click()

  // Verify the result = 5
  val result: UiObject2 = device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "result"))
  assertEquals("5", result.text)
}

Java

private static final String CALC_PACKAGE = "com.myexample.calc";

public void testTwoPlusThreeEqualsFive() {
  // Enter an equation: 2 + 3 = ?
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "two")).click();
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "plus")).click();
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "three")).click();
  device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "equals")).click();

  // Verify the result = 5
  UiObject2 result = device.findObject(By.res(CALC_PACKAGE, "result"));
  assertEquals("5", result.getText());
}

在设备或模拟器上运行 UI Automator 测试

您可以通过 Android Studio 或命令行运行 UI Automator 测试。请务必在项目中将 AndroidJUnitRunner 指定为默认插桩测试运行程序。

更多示例

与系统界面交互

UI Automator 可以与屏幕上的所有内容进行交互，包括应用之外的系统元素，如以下代码段所示：

Kotlin

// Opens the System Settings.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
device.executeShellCommand("am start -a android.settings.SETTINGS")

Java

// Opens the System Settings.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
device.executeShellCommand("am start -a android.settings.SETTINGS");

Kotlin

// Opens the notification shade.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
device.openNotification()

Java

// Opens the notification shade.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
device.openNotification();

Kotlin

// Opens the Quick Settings shade.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
device.openQuickSettings()

Java

// Opens the Quick Settings shade.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
device.openQuickSettings();

Kotlin

// Get the system clock.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
UiObject2 clock = device.findObject(By.res("com.android.systemui:id/clock"))
print(clock.getText())

Java

// Get the system clock.
device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
UiObject2 clock = device.findObject(By.res("com.android.systemui:id/clock"));
print(clock.getText());

等待转换

屏幕转换可能需要一些时间，并且预测其时长不可靠，因此您应让界面自动化工具在执行操作后等待。UI Automator 提供了多种方法来实现此目的：

UiDevice.performActionAndWait(Runnable action, EventCondition<U> condition, long timeout)：例如，如需点击按钮并等待新窗口出现，请调用 device.performActionAndWait(() -> button.click(), Until.newWindow(), timeout)
UiDevice.wait(Condition<Object, U> condition, long timeout)：例如，如需等到设备上出现特定的 UiObject2，请调用 device.wait(Until.hasObject(By.text("my_text")), timeout);
UiObject2.wait(@NonNull Condition<Object, U> condition, long timeout)：例如，如需等待复选框被选中，请调用 checkbox.wait(Until.checked(true), timeout);
UiObject2.clickAndWait(@NonNull EventCondition<U> condition, long timeout)：例如，如需点击按钮并等待新窗口出现，请调用 button.clickAndWait(Until.newWindow(), timeout);
UiObject2.scrollUntil(@NonNull Direction direction, @NonNull Condition<Object, U> condition)：例如，如需向下滚动直到出现新对象，请调用 object.scrollUntil(Direction.DOWN, Until.hasObject(By.text('new_obj')));
UiObject2.scrollUntil(@NonNull Direction direction, @NonNull EventCondition<U> condition)：例如，如需滚动到底部，请调用 object.scrollUntil(Direction.DOWN, Until.scrollFinished(Direction.DOWN));

以下代码段展示了如何使用 UI Automator 通过等待转换的 performActionAndWait() 方法在“系统”设置中关闭“勿扰”模式：

Kotlin

@Test
@SdkSuppress(minSdkVersion = 21)
@Throws(Exception::class)
fun turnOffDoNotDisturb() {
    device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation())
    device.performActionAndWait({
        try {
            device.executeShellCommand("am start -a android.settings.SETTINGS")
        } catch (e: IOException) {
            throw RuntimeException(e)
        }
    }, Until.newWindow(), 1000)
    // Check system settings has been opened.
    Assert.assertTrue(device.hasObject(By.pkg("com.android.settings")))

    // Scroll the settings to the top and find Notifications button
    var scrollableObj: UiObject2 = device.findObject(By.scrollable(true))
    scrollableObj.scrollUntil(Direction.UP, Until.scrollFinished(Direction.UP))
    val notificationsButton = scrollableObj.findObject(By.text("Notifications"))

    // Click the Notifications button and wait until a new window is opened.
    device.performActionAndWait({ notificationsButton.click() }, Until.newWindow(), 1000)
    scrollableObj = device.findObject(By.scrollable(true))
    // Scroll down until it finds a Do Not Disturb button.
    val doNotDisturb = scrollableObj.scrollUntil(
        Direction.DOWN,
        Until.findObject(By.textContains("Do Not Disturb"))
    )
    device.performActionAndWait({ doNotDisturb.click() }, Until.newWindow(), 1000)
    // Turn off the Do Not Disturb.
    val turnOnDoNotDisturb = device.findObject(By.text("Turn on now"))
    turnOnDoNotDisturb?.click()
    Assert.assertTrue(device.wait(Until.hasObject(By.text("Turn off now")), 1000))
}

Java

@Test
@SdkSuppress(minSdkVersion = 21)
public void turnOffDoNotDisturb() throws Exception{
    device = UiDevice.getInstance(InstrumentationRegistry.getInstrumentation());
    device.performActionAndWait(() -> {
        try {
            device.executeShellCommand("am start -a android.settings.SETTINGS");
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }, Until.newWindow(), 1000);
    // Check system settings has been opened.
    assertTrue(device.hasObject(By.pkg("com.android.settings")));

    // Scroll the settings to the top and find Notifications button
    UiObject2 scrollableObj = device.findObject(By.scrollable(true));
    scrollableObj.scrollUntil(Direction.UP, Until.scrollFinished(Direction.UP));
    UiObject2 notificationsButton = scrollableObj.findObject(By.text("Notifications"));

    // Click the Notifications button and wait until a new window is opened.
    device.performActionAndWait(() -> notificationsButton.click(), Until.newWindow(), 1000);
    scrollableObj = device.findObject(By.scrollable(true));
    // Scroll down until it finds a Do Not Disturb button.
    UiObject2 doNotDisturb = scrollableObj.scrollUntil(Direction.DOWN,
            Until.findObject(By.textContains("Do Not Disturb")));
    device.performActionAndWait(()-> doNotDisturb.click(), Until.newWindow(), 1000);
    // Turn off the Do Not Disturb.
    UiObject2 turnOnDoNotDisturb = device.findObject(By.text("Turn on now"));
    if(turnOnDoNotDisturb != null) {
        turnOnDoNotDisturb.click();
    }
    assertTrue(device.wait(Until.hasObject(By.text("Turn off now")), 1000));
}

其他资源

如需详细了解如何在 Android 测试中使用 UI Automator，请参阅以下资源。

参考文档：

UI Automator API 参考文档

示例

BasicSample：基本的 UI Automator 示例。