写 Java 单元测试时如何系统覆盖边界条件与极端输入

用 JUnit 5 + AssertJ 为 Java 代码补齐数值、字符串、集合、浮点、日期和数组索引的边界与极端情况测试。

适用场景

解决思路

1. 识别边界：列出数值极限（MIN_VALUE、MAX_VALUE、零）、字符串状态（null、空串、空白）、集合大小（0、1、多个）
2. 应用参数化测试：用 @ParameterizedTest 配合 @ValueSource 或 @CsvSource 覆盖多个边界值
3. 测试边界两侧：对每个边界覆盖刚好低于、等于、刚好高于的值
4. 每添加一类边界后就运行测试，尽早发现问题
5. 验证浮点精度：用 AssertJ 的 isCloseTo(expected, within(tolerance)) 做容差断言
6. 测试集合状态：显式覆盖空（0）、单元素（1）、多元素（>1）三种场景
7. 处理溢出/下溢：用 Math.addExact() 和 Math.subtractExact() 检测算术溢出
8. 测试日期时间边界：验证闰年、月份边界、时区切换
9. 根据失败迭代：当某个边界测试失败时，分析错误以发现更多未测试的边界，并为新发现的极端情况补充用例
10. 整数边界：用 @ValueSource(ints = {Integer.MIN_VALUE, Integer.MIN_VALUE + 1, 0, Integer.MAX_VALUE - 1, Integer.MAX_VALUE}) 覆盖整数极限，并用 assertThatThrownBy 断言 Math.addExact(Integer.MAX_VALUE, 1) 与 Math.subtractExact(Integer.MIN_VALUE, 1) 抛出 ArithmeticException
11. 零值边界：测试被除数为 0 返回 0，除数为 0 抛出 ArithmeticException
12. 字符串边界：用 @ValueSource(strings = {"", " ", " ", "\t", "\n"}) 验证空白串被拒绝，单独测试 null、单字符和超长字符串（如 "x".repeat(1000000)）
13. 集合边界：分别测试空列表（isEmpty、first 为 null、count 为 0）、单元素列表（size 为 1、first 与 last 相同）、大列表（10 万元素）以及集合中含 null 的情况
14. 浮点边界：断言 0.1 + 0.2 用容差接近 0.3；验证 POSITIVE_INFINITY 大于 MAX_VALUE、NEGATIVE_INFINITY 小于 MIN_VALUE、NaN 不等于 NaN；验证 1.0/0.0 为正无穷、-1.0/0.0 为负无穷、0.0/0.0 为 NaN
15. 日期时间边界：验证 LocalDate.MIN 与 MAX 有效且 MIN 在 MAX 之前；验证闰年 2024-02-29 合法，非闰年 2023-02-29 抛出 DateTimeException
16. 数组索引边界：测试索引 0、索引 length-1、负索引抛 ArrayIndexOutOfBoundsException、越界索引抛 ArrayIndexOutOfBoundsException、空数组长度为 0 且访问 empty[0] 抛异常
17. 最佳实践：显式测试边界而非依赖随机测试；将 null 与空值同合法输入分开测试；用参数化测试覆盖多边界；验证非法边界输入的错误信息；记录每个边界对业务重要的原因；对所有数值运算测试溢出/下溢
18. 注意事项：整数溢出用 Math.addExact() 检测；浮点永不用精确相等而用容差断言；NaN != NaN，用 Float.isNaN() 或 Double.isNaN() 判断；大集合注意内存；用 Unicode 字符测试国际化；日期时间考虑时区和夏令时；数组索引始终测试 0、length-1 和越界

适用边界 · 注意事项

• 非 Java 项目或未使用 JUnit 5 / AssertJ 的测试环境
• 只需验证正常路径、不涉及极限值或特殊输入的简单场景
• 对性能敏感、无法承受大规模集合或超长字符串测试开销的场合