pytest自动化测试fixture的作用域实例化顺序及可用性

1. fixture的作用域

1.1 scope

通过前面文章的介绍，我们知道@pytest.fixture()有一个scope参数，并且有五个作用域级别，这五个作用域级别的说明总结如下：

注意：fixture是在测试首次请求时创建的，并基于它们的作用域被销毁。

单看说明，还是不太好理解的，所以下面我们通过示例来了解一下scope的用法。

示例1：

1.function：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture()
def login():
    print('登陆操作')
    yield
    print('注销操作')
class TestClass:
    def test_case1(self,login):
        print("TestClass:test_case1")

    def test_case2(self):
        print("TestClass:test_case2")
        

运行结果：

说明：

演示代码中，我们定义了一个fixture函数——login 和两个测试函数 test_case1 和test_case2。

装饰器@pytest.fixture()没有指定scope参数，因此使用默认值:function。

test_case1 和test_case2在TestClass类中，且test_case1调用了login，test_case2未调用。

通过运行结果，我们可以看出来，scope=function的fixture——login，只在调用了它的test_case1这个测试函数前后执行。test_case2未执行。

2.class：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture(scope='class')   #名为login的fixture，完成登陆和注册操作
def login():
    print('登陆操作')
    yield
    print('注销操作')
class TestClass1:
    def test_case1(self,login):  #调用了login
        print("TestClass1:test_case1")
    def test_case2(self):
        print("TestClass1:test_case2")
class TestClass2:
    def test_case1(self):
        print("TestClass2:test_case1")
    def test_case2(self,login):  #调用了login
        print("TestClass2:test_case2")
@pytest.mark.usefixtures("login")  #TestClass3这个类，使用usefixtures调用了login
class TestClass3:
    def test_case1(self):
        print("TestClass3:test_case1")
    def test_case2(self):
        print("TestClass3:test_case2")

运行结果：

说明：

演示代码中我们定义了一个fixture——login；三个测试类——TestClass1、TestClass2和TestClass3，这个三个测试类中都定了两个测试函数——test_case1和test_case2。

对fixture函数我们声明了其作用域——scope='class'。
TestClass1中，只有test_case1调用了login；
TestClass2中，只有test_case1调用了login；
TestClass3，我们使用@pytest.mark.usefixtures("login")，让整个类调用了login。

查看运行结果我们可以发现：
TestClass1中，test_case1运行前有”登陆操作“打印，并在test_case2执行后有”注销操作“显打印。
TestClass2中，只有test_case2运行前有”登陆操作“打印，并在test_case2执行后有”注销操作“打印。而test_case1执行前后并无任何数据打印。
TestClass3则与Testclass1执行后数据显示一致。

TestClass1和TestClass2结果的不同是由什么原因造成的呢？
官方文档在介绍fixture的scope的时候，有这样一句话，上文中也有提到：fixture是在测试首次请求时创建的，并基于它们的作用域被销毁。（Fixtures are created when first requested by a test, and are destroyed based on their scope。）
对于TestClass1，test_case1调用了login，因此会在test_case1执行的时候，创建login，并在其执行之前打印了”登陆操作“。又根据login的scope——class，在TestClass1的最后一个测试函数test_case2执行后，根据login的功能打印”注销操作“，并销毁login。
对于TestClass2，login是由test_case2调用的，而test_case1比test_case2先执行，所以test_case1执行的时候login还未被调用，fixture未被创建。直到执行test_case2时，login才被创建并进行了对应的操作。
后面其他类型的作用域示例中将不会在演示此种情况。

3.module：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture(scope='module')   #名为login的fixture，完成登陆和注册操作
def login():
    print('登陆操作')
    yield
    print('注销操作')
@pytest.mark.usefixtures("login")
class TestClass1:
    def test_case1(self):
        print("TestClass1:test_case1")
    def test_case2(self):
        print("TestClass1:test_case2")
class TestClass2:
    def test_case1(self):
        print("TestClass2:test_case1")
    def test_case2(self):
        print("TestClass2:test_case2")

运行结果：

说明：

演示代码中，我们定义了：
一个fixture——login()，并且声明其scope=”module“；
两个测试类——TestClass1和TestClass2；
两个测试类中分别定义了两个测试函数——test_case1和test_case2；
TestClass1使用@pytest.mark.usefixtures("login")的方法，调用了login()。

运行结果显示：
执行时，自第一个测试函数TestClass1中的test_case1调用login()时，该fixture被创建，并且按照login()实现的功能打印"登陆操作"，并在当前模块中(一个.py文件)最后一个测试函数TestClass2中的test_case2执行结束后，按照login()实现的功能打印"注销操作"，然后被销毁。

4.package:

演示代码：

首先看一下测试包目录，新增一个conftest.py。里面所有的模块都是上面的演示代码。修改这些模块里代码，注释调feature函数，删掉调用即可。

conftest.py

import pytest
@pytest.fixture(scope='package',autouse=True)   #名为login的fixture，完成登陆和注册操作
def login():
    print('登陆操作')
    yield
    print('注销操作')
    

使用命令行运行：

运行结果：

说明：
conftest.py中声明了一个fixture——login()，并且设置scope='package'，autouse=True。

使用命令行方式运行test_scope这个测试包中的所有模块。查看运行结果，在test_scope中第一个测试函数调用login()的时候，login创建，并按照功能打印”登陆操作“。在test_scope中最后一个测试函数运行结束后，按照login()功能打印出”注销操作“，并销毁login()。

5.session:

使用package的演示代码，需改conftest.py中login()的scope='session'，然后我们直接在终端中使用命令行运行多个文件。

运行以下命令：

运行结果：

说明：

使用命令行方式运行test_scope这个测试包中的test_class.py和test_function.py。查看运行结果，在test_class.py中第一个测试函数调用login()的时候，login创建，并按照功能打印”登陆操作“。在test_function.py中最后一个测试函数运行结束后，按照login()功能打印出”注销操作“，并销毁login()

1.2 动态作用域(Dynamic scope)

在某些情况下，我希望在不更改代码的情况下更改feature的作用域。pytest的从5.2版本开始，提供了动态作用域的方法，来解决这种情况。

通过官方文档的说明，我们了解到，可以将一个可调用对象传递给scope来实现动态作用域。这个可调用对象必须满足以下三个条件：

1.这个可调用对象返回类型需是string，且必须是有效的scope级别，即只能返回"function"、"class"、"module"、"package"、"session"中的一个。
2.在fixture定义期间，这个可调用对象只能被执行一次，不能被多次调用。
3.这个可调用对象定义的时候，必须使用fixture_name和config作为参数。

下面通过示例给大家演示以下用法。

示例2：

演示代码：

import pytest
def dynamic_fixture_scope(fixture_name,config):
    if config.getoption("-k",None):   
        return "function"
    return "class"
@pytest.fixture(scope=dynamic_fixture_scope,autouse=True)
def login():
    print('登陆操作')
    yield
    print('注销操作')
class TestClass1:
    def test_A(self):
        print("这是TestClass1:test_A")
    def test_B(self):
        print("这是TestClass1:test_B")
class TestClass2:
    def test_A(self):
        print("这是TestClass2:test_A")

说明：

dynamic_fixture_scope：用来管理fixture的作用域，这个函数按照pytest官方文档的要求，带有fixture_name 和config两个关键字作为参数，并且实现下述功能：

1.当用命令行运行测试时，运行命令中带有‘-k'参数，则被调的fixture函数的作用域为"function"

2.其余情况下，被调的fixture的函数为"class"。

login：一个使用动态作用域方法的fixture，其scope=dynamic_fixture_scope。为了方便演示，autouse也被设置为True。

下面我们分两种情况来运行看看：

1.带参数-k运行

运行命令：我们只运行测试名称中包含test_A的测试函数。

pytest -vs -k 'test_A' test_dynamicscope.py

运行结果：

通过运行结果可以看到，当命令行中出现-k参数的时候，login的scope确实是function级别的。两个被选中的测试函数分别在不同的测试类中，但是都调用了login。

2.无参数-k运行

运行命令：我们不带参数-k运行。

pytest -vs test_dynamicscope.py 

运行结果：

通过运行结果可以看到，无-k参数的时候，login的scope确实是class级别的。

2. fixture的实例化顺序

根据官方文档，我们了解到影响fixture实例化顺序的三个因素是：

1. 作用域(scope)
2. 依赖项
3. 自动调用(autouse)

而fixture名称、测试函数名称以及定义它们的位置一般都不会影响执行顺序。

下面介绍一下这个三个因素是如何影响实例化顺序的。

2.1 作用域级别高的fixture先执行

我们直接使用官方文档提供的示例来说明。

示例3：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture(scope="session")
def order():
    return []
@pytest.fixture
def func(order):
    order.append("function")
@pytest.fixture(scope="class")
def cls(order):
    order.append("class")
@pytest.fixture(scope="module")
def mod(order):
    order.append("module")
@pytest.fixture(scope="package")
def pack(order):
    order.append("package")
@pytest.fixture(scope="session")
def sess(order):
    order.append("session")
class TestClass:
    def test_order(self, func, cls, mod, pack, sess, order):
        assert order == ["session", "package", "module", "class", "function"]

运行结果：

说明：
演示代码中我们定义了：
六个fixture函数：

order：scope为session级别，返回一个空list。func： 调用了order，scope为默认的function级别，并实现向order返回的列表中插入”function“的操作。cls：调用了order，scope为class级别，并实现向order返回的列表中插入”class“的操作。mod：调用了order，scope为module级别，并实现向order返回的列表中插入”module“的操作。pack：调用了order，scope为package级别，并实现向order返回的列表中插入”package“的操作。sess：调用了order，scope为session级别，并实现向order返回的列表中插入”session“的操作。

一个测试函数：
test_order：主要目的是通过list中元素的顺序来判断是否按照预想的顺序执行fixture。

根据运行结果显示，测试断言通过，也就是fixture的执行顺序是按照我们预期的scope的级别由高到低去执行的。

test_order调用fixture的顺序是func, cls, mod, pack, sess, order，而实际执行的顺序是order, sess, pack, mod, cls, func。由此可见，我们在调用时定义的顺序不会影响到fixture的实际执行顺序的。

官网执行顺序图：

其中sess与order的scope都是session级别的，但是因为order是sess的依赖项，所以会先调用order，这个一点正好我们下面要说明。

2.2 fixture函数的依赖项先执行

前面文章中有说过，fixture函数是可以调用另外一个fixture函数的。在执行的时候，也是先执行调用的那个fixture函数。举了例子，fixture a 调用了fixture b，当测试函数调用fixture a的时候，会先去执行fixture b 然后再执行fixture a，最后执行测试函数。

这是因为fixture b 是fixture a 的依赖项，fixture a 可能会需要fixture b提供一些条件才能正常被执行。

下面我们来看一下官方文档提供的一个例子,

示例4：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture
def order():
    return []
@pytest.fixture
def a(order):
    order.append("a")
@pytest.fixture
def b(a, order):
    order.append("b")
@pytest.fixture
def c(a, b, order):
    order.append("c")
@pytest.fixture
def d(c, b, order):
    order.append("d")
@pytest.fixture
def e(d, b, order):
    order.append("e")
@pytest.fixture
def f(e, order):
    order.append("f")
@pytest.fixture
def g(f, c, order):
    order.append("g")
def test_order(g, order):
    assert order == ["a", "b", "c", "d", "e", "f", "g"]

运行结果：

说明：

演示代码中定义了八个fixture函数和一个测试函数，其中：
fixture函数有：orde、a、b、c、d、e、f、g
测试函数有：test_order

a调用了order；
b调用了a, order；
c调用了a, b, order；
d调用了c, b, order；
f调用了e, order；
g调用了f, c, order；
test_order调用了g、order。

我们来整理以上所有函数的依赖关系，他们之间的依赖关系如图所示：

之前文章也有说过，在同一次测试执行过程中，fixture是可以被多次调用的，但是不会被多次执行。执行一次后，fixture的实例对象和返回值会存在缓存中，下次再被调用的时候是直接从缓存中获取的。

所以上面的顺序我们可以再简化一下：

执行完所有依赖的fixture函数后，我们得到的order的结果为：['a','b','c','d','e'],因此测试断言通过。

2.3 自动使用的fixture在其作用域内首先执行

根据官方文档的说明，我们可以得到一下两点重要内容：

1.当测试函数调用的fixture的作用域级别都一样，那么会首先调用自动使用的fixture。

示例5：

import pytest
@pytest.fixture
def order():
    return []
@pytest.fixture
def func(order):
    order.append("function")
@pytest.fixture(autouse=True) #修改cls为自动使用fixture
def cls(order):
    order.append("class")
@pytest.fixture
def mod(order):
    order.append("module")
@pytest.fixture
def pack(order):
    order.append("package")
@pytest.fixture
def sess(order):
    order.append("session")
class TestClass:
    def test_order(self, func, cls, mod, pack, sess, order):
        print(order)
        assert order == ["session", "package", "module", "class", "function"]

运行结果：

说明：

我们把示例3的代码拿过来修改一下，把所有fixture的scope都改为function级别，并且对cls试着autouse=True。
test_order请求fixture的顺序是：func, cls, mod, pack, sess。

当scope级别一样的时候，且无依赖关系的时候，fixture的执行顺序应该与调用顺序一致，也应该是func, cls, mod, pack, sess。但是实际运行的结果却是['class', 'function', 'module', 'package', 'session']。由此可以判断出，在scope一致且无依赖的情况下，自动执行的fixture是最先被执行的。

2.对一个autouse的fixture A来说，若调用了非autouse的fixture B，那么对于调用了fixture A的测试函数来说，fixture B也相当于是autouse的。

我们再来看一下官方给的一个示例。

示例6：

演示代码：

import pytest
@pytest.fixture
def order():
    return []
@pytest.fixture
def a(order):
    order.append("a")
@pytest.fixture
def b(a, order):
    order.append("b")
@pytest.fixture(autouse=True)
def c(b, order):
    order.append("c")
@pytest.fixture
def d(b, order):
    order.append("d")
@pytest.fixture
def e(d, order):
    order.append("e")
@pytest.fixture
def f(e, order):
    order.append("f")
@pytest.fixture
def g(f, c, order):
    order.append("g")
def test_order_and_g(g, order):
    assert order == ["a", "b", "c", "d", "e", "f", "g"]

说明：

演示代码中定义了八个fixture函数和一个测试函数，其中：
fixture函数有：orde、a、b、c、d、e、f、g
测试函数有：test_order

a调用了order；
b调用了a, order；
c调用了 b, order，且是自动使用fixture；
d调用了 b, order；
f调用了e, order；
g调用了f, c, order；
test_order调用了g、order。

若c是非自动使用的fixture，代码中fixture的一个执行顺序是什么样的呢？

下图是运行结果：

根据上面的运行结果和下面的顺序图，我们可以看到，除了g调用了c之外，其他函数都没有调用c，而g也调用了f，所以现在还不清楚c应该在d、e、f之前还是之后执行。对c来说他只需在b之后、g之前执行即可。而实际运行结果，c是在d、e、f之后和g之前执行的。

对于pytest来说，fixture的执行顺序就是不明确，这种情况很可能会影响测试函数的执行行为，影响了测试结果。

所以，我们需要明确fixture的执行顺序。

当我们使c为自动使用fixture时，这个顺序又会发生什么变化呢？

下图为运行结果：

根据上图的运行结果和下图的顺序图，我们可以看出来，当自动使用c后，它的执行优先级就比d要高，所以可以保证c是在d之前执行的。这样使执行顺序明确了。

当c是自动使用的fixture后，根据fixture函数的依赖项先执行这一规则，c所依赖的b、b所依赖的a和a所依赖的order都会被执行。这样对于调用了c的g来说，order、a、b也相当于是自动使用的fixture了，但是当有其他fixture调用order、a、b时，order、a、b仍然保持自己的特性。

本节总结

我们来总结一下fixture实例化顺序的一个规则：

1.fixture的scope级别越高，那么它执行的优先级越高。优先级为：session>package>module>class>function

2.fixture如果存在依赖项，那么它所依赖的fixture函数会先被执行。

3.同scope级别fixture中，自动使用的fixture会最先执行；若该fixture存在依赖项，则对于调用了fixture的测试函数来说，这些依赖项也可以看做是自动使用的。

4.我们在编码的时候最好可以依照以上规则为pytest提供一个清晰的fixture执行顺序，以免影响测试函数的行为和测试结果。

3. fixture的可用性

对于测试函数来说，能够调用那些fixture，是由fixture定义的位置决定。

1.当fixture定义在一个测试类中时，只有该类中的测试函数可调用此fixture，其他测试函数无法调用该fixture。当测试函数在模块的全局范围内定，则模块下的所有测试函数都可以调用它。该特点与全局变量和局部变量相似。

示例7：

演示代码：

import pytest
class TestClass1:
    @pytest.fixture()
    def login(self):
        print("login")
    def test_case1(self,login):
        print("TestClass1::test_case1")
class TestClass2:
    def test_case2(self,login):
        print("test_case2")

运行结果：

说明：

演示代码中定义了两个测试类：TestClass1和TestClass2。
TestClass1中定义了一个fixture——login，和测试函数test_case1，test_case1有调用login。
TestClass1中定义了一个测试函数test_case2，test_case2有调用login。

通过运行结果我们可以看到，与login在同一测试类中的test_case1成功调用了login，但是TestClass2中test_case2调用login的时候报错了，报错原因：未发现fixture函数“login”。

2.conftest.py中定义的fixture，可以被同目录下的所有模块中定义的测试函数调用。

示例8：

演示代码：

test_availability/conftest.py:

import pytest
@pytest.fixture()
def login():
    print("login")
    

test_availability/test_availability.py:

class TestClass1:
    def test_case1(self,login):
        print("TestClass1::test_case1")
class TestClass2:
    def test_case2(self,login):
        print("test_case2")

运行结果：

说明：

我们在test_availability目录下创建了一个conftest.py，并且定义了一个fixture——login。
在test_availability.py中，我们定义了两个测试函数test_case1和test_case1，两个测试函数都调用了login。

查看运行结果，测试函数都成功调用了login。

3.如果安装的第三方插件提供了fixture，任何测试函数都可以正常使用，无需考虑位置因素。

文末说明：
以上内容是我在阅读pytest官方文档后，依照个人理解进行整理。内容可能会有理解错误之处，欢迎大家留言指正。谢谢

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