JavaScript覆盖率统计实现

主要需求

1、 支持browser & nodejs

因为javascript既可以在浏览器环境运行，也可以在nodejs环境运行，因此需要能够统计两种环境下单元测试的覆盖率情况。

2、 透明、无缝

用户写单元测试用例的时候，不需要为了支持覆盖率统计多写代码，之前写的用例无需修改就可以直接统计覆盖率情况。

原理

javascript覆盖率的相关文章比较少，下面的图是通过阅读开源javascript覆盖率工具istanbul及开源测试框架Karma的覆盖率插件karma-coverage得出的。javascript覆盖率统计的核心思想是，在源代码相应的位置注入统计代码，当代码运行之后，根据统计代码统计的数据确定程序运行的路径，最终生成覆盖率统计报告。

1. 转换(instrument)

• 使用开源工具Esprima对源代码进行语法分析生成语法树
• 在语法树相应的位置注入统计代码，在程序执行到这个位置的时候对相应的全局变量赋值，确保执行之后能够根据全局变量知道代码的执行流程
• 使用开源工具Escodegen根据注入之后的语法树生成对应的javascript代码，即转换之后的代码(instrumented code)

注：这里进行语法分析的好处是，针对书写不规范的代码（比如一行多个语句），依然能够很好统计出分支覆盖和组合覆盖等信息。

2. 执行(run)

这一步需要先载入转换后的代码：

• nodejs：直接通过对require语句进行hook来无缝实现，后面会详细介绍
• 浏览器环境：需要将转换后的代码传给浏览器。如果是karma之类的带server的测试框架，需要通过socket传输至浏览量器，执行完之后再将包含覆盖率信息的执行结果传回server，生成测试报告

然后执行单元测试，产生的统计信息会挂在全局变量this下面。对于浏览器环境，this就是window,而对于nodejs环境this就是global。

3. 生成报告(report)

这一步会根据全局标量中的覆盖率信息生成特定格式的报告，如html、lcov、cobertura、teamcity等。

一个例子

//source code
function abs(num){
    if(abs > 0)
        return num;
    else
        return -num;
}

//instrumented code
var __cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA = (Function('return this'))();
if (!__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.__coverage__) { __cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.__coverage__ = {}; }
__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA = __cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.__coverage__;
if (!(__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA['/Users/lonfee88/Codes/testframe/coverage-jasmine-istanbul-karma/abs.js'])) {
   __cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA['/Users/lonfee88/Codes/testframe/coverage-jasmine-istanbul-karma/abs.js'] = {"path":"/Users/lonfee88/Codes/testframe/coverage-jasmine-istanbul-karma/abs.js","s":{"1":1,"2":0,"3":0,"4":0},"b":{"1":[0,0]},"f":{"1":0},"fnMap":{"1":{"name":"abs","line":1,"loc":{"start":{"line":1,"column":-15},"end":{"line":1,"column":17}}}},"statementMap":{"1":{"start":{"line":1,"column":-15},"end":{"line":6,"column":1}},"2":{"start":{"line":2,"column":1},"end":{"line":5,"column":14}},"3":{"start":{"line":3,"column":2},"end":{"line":3,"column":13}},"4":{"start":{"line":5,"column":2},"end":{"line":5,"column":14}}},"branchMap":{"1":{"line":2,"type":"if","locations":[{"start":{"line":2,"column":1},"end":{"line":2,"column":1}},{"start":{"line":2,"column":1},"end":{"line":2,"column":1}}]}}};
}
__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA = __cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA['/Users/lonfee88/Codes/testframe/coverage-jasmine-istanbul-karma/abs.js'];
function abs(num){__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.f['1']++;__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.s['2']++;if(abs>0){__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.b['1'][0]++;__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.s['3']++;return num;}else{__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.b['1'][1]++;__cov_iypKC$dWI6uJFmvxThycaA.s['4']++;return-num;}}

node.js集成覆盖率

通过hook可以直接无缝的加载转换后的代码，可以对下面两种语句进行hook：

• require
• vm.createScript

对require进行hook的代码是通过对Module._extensions['.js']进行赋值实现的:

function hookRequire(matcher, transformer, options) {
    options = options || {};
    var fn = transformFn(matcher, transformer, options.verbose),
        postLoadHook = options.postLoadHook &&
            typeof options.postLoadHook === 'function' ? options.postLoadHook : null;

    Module._extensions['.js'] = function (module, filename) {
        var ret = fn(fs.readFileSync(filename, 'utf8'), filename);
        if (ret.changed) {//载入instrument之后的代码并运行
            module._compile(ret.code, filename);
        } else {//载入原来的代码并运行
            originalLoader(module, filename);
        }
        if (postLoadHook) {
            postLoadHook(filename);
        }
    };
}

hook使覆盖率的集成变得简单，甚至不需要写代码，比如Mocha的覆盖率集成，只需要改用如下的调用方式即可：

istanbul cover _mocha -- -R spec test/spec

浏览器集成覆盖率

浏览器集成覆盖率就稍微麻烦一点，好在istanbul提供了API:
1. 转换代码（调用istanbul的Instrumenter接口）
2. 将instrumented code发送到浏览器（*自己实现*）
3. 将包含覆盖率信息的执行结果发回server（*自己实现*）
4. 根据返回的覆盖率信息生成覆盖率报告（调用istanbul的Reporter接口）