Rust 异步测试与调试实战指南

超时控制测试

对于可能阻塞的任务，使用 tokio::time::timeout 防止测试无限挂起。

// tests/lib.rs
use my_crate::long_running_task;
use tokio::test;
use tokio::time::timeout;
use std::time::Duration;

#[test]
async fn test_long_running_task_timeout() {
    let result = timeout(Duration::from_secs(3), long_running_task()).await;
    assert!(result.is_err());
}

异步集成测试

集成测试关注模块间的交互，如服务通信、数据库连接等。

服务间通信测试

直接调用本地运行的服务接口，检查响应状态码。

// tests/integration.rs
use tokio::test;
use reqwest::Client;

#[test]
async fn test_user_sync_service() {
    let client = Client::new();
    let response = client.get("http://localhost:3000/health")
        .send()
        .await
        .unwrap();
    assert_eq!(response.status(), 200);
}

数据库与 Redis 操作

建立真实连接池进行测试，确保配置正确且能正常读写。

// tests/integration.rs
use tokio::test;
use sqlx::PgPool;
use my_crate::db;

#[test]
async fn test_create_pool() {
    let config = db::DbConfig { 
        url: "postgresql://test:test@localhost:5432/test_db".to_string(), 
    };
    let pool = db::create_pool(config).await.unwrap();
    assert!(pool.is_connected().await);
}

Redis 操作类似，需确保客户端连接并执行命令成功。

外部 API 依赖模拟

避免依赖不稳定的第三方服务，使用 wiremock 启动本地 Mock 服务器拦截请求。

// tests/integration.rs
use tokio::test;
use wiremock::{Mock, MockServer, ResponseTemplate};
use wiremock::matchers::{method, path};
use my_crate::http::UserApiClient;

#[test]
async fn test_get_user() {
    let mock_server = MockServer::start().await;
    let client = UserApiClient::new(&mock_server.uri());
    let user_id = 1;
    
    let mock_response = serde_json::json!({
        "id": user_id,
        "name": "Test User",
        "email": "[email protected]"
    });
    
    Mock::given(method("GET"))
        .and(path(format!("/users/{}", user_id)))
        .respond_with(ResponseTemplate::new(200).set_body_json(mock_response))
        .mount(&mock_server)
        .await;
        
    let user = client.get_user(user_id).await.unwrap();
    assert_eq!(user.id, user_id);
}

异步性能测试

性能测试关注吞吐量、延迟及资源消耗，需在高并发下观察系统表现。

常用工具

• Wrk：HTTP 压测利器，适合高并发短连接。
• K6：基于 JavaScript 脚本，支持实时监控。
• Locust：Python 编写，适合分布式压测。

API 接口压测

使用 Wrk 快速验证接口稳定性：

wrk -t12 -c100 -d10s "http://localhost:3000/api/users"

或使用 K6 编写更复杂的业务逻辑脚本：

import http from 'k6/http';
import { check, group } from 'k6';

export let options = {
    vus: 100,
    duration: '10s',
};

export default function () {
    group('Test Users API', function () {
        let response = http.get('http://localhost:3000/api/users');
        check(response, {
            'status is 200': (r) => r.status === 200,
            'response time < 500ms': (r) => r.timings.duration < 500,
        });
    });
}

数据库与 Redis 压测

针对特定组件进行压力测试，例如 Redis 的 GET 操作：

redis-benchmark -h localhost -p 6379 -t get -n 100000 -c 100

异步调试工具的使用

调试异步程序比同步复杂，因为涉及堆栈切换和任务调度。

日志系统配置

结合 log 和 env_logger 输出关键信息，便于追踪流程。

// src/main.rs
use log::{info, error};
use simple_logger::SimpleLogger;
use log::LevelFilter;

#[tokio::main]
async fn main() {
    SimpleLogger::new().with_level(LevelFilter::Info).init().unwrap();
    foo().await;
}

pub async fn foo() {
    info!("Entering foo function");
    let result = bar().await;
    if result.is_err() {
        error!("Bar function failed: {:?}", result);
    }
}

Tokio Console

这是调试 Tokio 应用的神器，能可视化任务生命周期、耗时及 I/O 等待。

运行前需开启未稳定特性：

RUSTFLAGS="--cfg tokio_unstable" RUST_LOG=info cargo run --bin my_app

然后在另一个终端启动控制台：

tokio-console

配合 tracing 库使用效果更佳，它能记录详细的上下文信息。

GDB 与 LLDB

传统调试器对异步支持有限，主要用于定位底层崩溃或死锁。需注意异步任务可能在其他线程中执行，断点设置需谨慎。

内存泄漏检测

• Valgrind：经典工具，但速度较慢。
• AddressSanitizer：编译期注入，速度快，推荐用于 CI。

# ASan 示例
RUSTFLAGS="-Z sanitizer=address" cargo run --release

最佳实践总结

1. 测试驱动开发 (TDD)：先写测试再实现，有助于理清异步边界条件。
2. 覆盖率统计：使用 cargo-tarpaulin 生成 HTML 报告，确保核心逻辑被覆盖。
3. 日志分级：生产环境关闭 Debug 日志，保留 Info 及以上级别。
4. 问题隔离：遇到 Bug 时，尽量复现最小化案例，排除环境干扰。
5. 性能优化：合理配置工作线程数，避免频繁分配内存，善用连接池。

通过掌握上述测试方法与调试技巧，能有效提升 Rust 异步应用的质量与稳定性。