【自动化测试】Selenium Java UI自动化测试实用教程-EW帮帮网

一、Selenium基础理论与环境搭建

1.1 Selenium简介与核心组件

Selenium是一个开源的Web自动化测试框架，支持多浏览器、多语言（Java、Python等），核心组件包括：

WebDriver：通过浏览器驱动直接控制浏览器，模拟用户操作（点击、输入等），无侵入性。
IDE：浏览器插件，支持录制/回放操作，适合快速生成脚本。
Grid：分布式测试工具，支持多节点并行执行测试用例，提升效率。

Selenium 4.x（2025年最新版本为4.18）的核心特性包括：

W3C WebDriver协议标准化：无需JSON Wire协议编解码，直接与浏览器通信，稳定性提升。
Chrome DevTools Protocol（CDP）支持：原生集成网络监控、性能分析、地理位置模拟等高级功能。
相对定位器：通过above()、below()、toLeftOf()等方法基于元素相对位置定位。
Selenium Manager：自动管理浏览器驱动（如ChromeDriver），无需手动下载配置。

1.2 环境搭建步骤

1.2.1 Java环境配置

安装JDK：推荐Java 11+，从Oracle官网下载对应版本，安装时勾选“Add to PATH”。
验证安装：命令行输入java -version，输出类似java version "17.0.10"即成功。

1.2.2 Maven项目配置

创建Maven项目：使用IDE（如IntelliJ IDEA）创建Maven项目，在pom.xml中添加依赖：

<!-- Selenium Java依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.seleniumhq.selenium</groupId>
    <artifactId>selenium-java</artifactId>
    <version>4.18.0</version>
</dependency>
<!-- WebDriverManager（自动管理驱动） -->
<dependency>
    <groupId>io.github.bonigarcia</groupId>
    <artifactId>webdrivermanager</artifactId>
    <version>5.6.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<!-- TestNG测试框架 -->
<dependency>
    <groupId>org.testng</groupId>
    <artifactId>testng</artifactId>
    <version>7.8.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

1.2.3 浏览器驱动自动管理

通过WebDriverManager自动下载并配置驱动，无需手动管理版本：

<!-- Selenium Java依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.seleniumhq.selenium</groupId>
    <artifactId>selenium-java</artifactId>
    <version>4.18.0</version>
</dependency>
<!-- WebDriverManager（自动管理驱动） -->
<dependency>
    <groupId>io.github.bonigarcia</groupId>
    <artifactId>webdrivermanager</artifactId>
    <version>5.6.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<!-- TestNG测试框架 -->
<dependency>
    <groupId>org.testng</groupId>
    <artifactId>testng</artifactId>
    <version>7.8.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

二、核心API与元素操作

2.1 元素定位策略

Selenium提供8种定位方式，按优先级排序如下：

定位方式	语法示例	适用场景
ID	`driver.findElement(By.id("kw"))`	元素有唯一ID属性
CSS选择器	`driver.findElement(By.cssSelector(".s_ipt"))`	复杂样式匹配或动态属性
XPath	`driver.findElement(By.xpath("//input[@name='wd']"))`	无固定属性时灵活定位
相对定位器（Selenium 4+）	`driver.findElement(withTagName("input").below(usernameInput))`	基于相邻元素位置定位

示例：使用XPath定位百度搜索框并输入文本

import org.openqa.selenium.By;
import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;
import io.github.bonigarcia.wdm.WebDriverManager;

public class ElementLocation {
    public static void main(String[] args) {
        WebDriverManager.chromedriver().setup();
        WebDriver driver = new ChromeDriver();
        driver.get("https://www.baidu.com");
        
        // XPath定位搜索框并输入"selenium"
        WebElement searchBox = driver.findElement(By.xpath("//input[@id='kw']"));
        searchBox.sendKeys("selenium");
        
        // CSS选择器定位搜索按钮并点击
        WebElement searchBtn = driver.findElement(By.cssSelector("#su"));
        searchBtn.click();
        
        driver.quit();
    }
}

2.2 浏览器控制与等待机制

2.2.1 浏览器操作

import org.openqa.selenium.By;
import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;
import io.github.bonigarcia.wdm.WebDriverManager;

public class ElementLocation {
    public static void main(String[] args) {
        WebDriverManager.chromedriver().setup();
        WebDriver driver = new ChromeDriver();
        driver.get("https://www.baidu.com");
        
        // XPath定位搜索框并输入"selenium"
        WebElement searchBox = driver.findElement(By.xpath("//input[@id='kw']"));
        searchBox.sendKeys("selenium");
        
        // CSS选择器定位搜索按钮并点击
        WebElement searchBtn = driver.findElement(By.cssSelector("#su"));
        searchBtn.click();
        
        driver.quit();
    }
}

2.2.2 等待策略（解决动态元素加载问题）

隐式等待：全局设置，对所有元素查找生效

driver.manage().timeouts().implicitlyWait(Duration.ofSeconds(10));

显式等待：针对特定元素设置条件等待

import org.openqa.selenium.support.ui.WebDriverWait;
import org.openqa.selenium.support.ui.ExpectedConditions;

WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
WebElement dynamicElement = wait.until(
    ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(By.id("dynamicElement"))
);

2.3 高级交互：Actions类

模拟鼠标、键盘操作（如拖拽、右键点击）：

import org.openqa.selenium.support.ui.WebDriverWait;
import org.openqa.selenium.support.ui.ExpectedConditions;

WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
WebElement dynamicElement = wait.until(
    ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(By.id("dynamicElement"))
);

三、高级设计模式：PO模式与数据驱动

3.1 Page Object Model（PO模式）

核心思想：将页面元素和操作封装为类，实现测试逻辑与页面细节分离，提升代码复用性和维护性。

3.1.1 目录结构

src/test/java
├── pages          // 页面对象类
│   ├── BasePage.java    // 基类，封装公共方法
│   ├── LoginPage.java   // 登录页面对象
│   └── HomePage.java    // 首页面对象
└── tests           // 测试用例
    └── LoginTest.java   // 登录测试

3.1.2 实现示例

BasePage.java（基类）：

import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;
import org.openqa.selenium.support.ui.WebDriverWait;
import org.openqa.selenium.support.ui.ExpectedConditions;
import java.time.Duration;

public class BasePage {
    protected WebDriver driver;
    protected WebDriverWait wait;

    public BasePage(WebDriver driver) {
        this.driver = driver;
        this.wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
    }

    // 封装元素等待与点击
    protected void click(WebElement element) {
        wait.until(ExpectedConditions.elementToBeClickable(element)).click();
    }

    // 封装元素输入
    protected void sendKeys(WebElement element, String text) {
        wait.until(ExpectedConditions.visibilityOf(element)).sendKeys(text);
    }
}

LoginPage.java（登录页面对象）：

import org.openqa.selenium.By;
import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;

public class LoginPage extends BasePage {
    // 元素定位
    private By usernameInput = By.id("username");
    private By passwordInput = By.id("password");
    private By loginBtn = By.id("loginBtn");

    public LoginPage(WebDriver driver) {
        super(driver);
    }

    // 页面操作
    public void inputUsername(String username) {
        WebElement element = driver.findElement(usernameInput);
        sendKeys(element, username);
    }

    public void inputPassword(String password) {
        WebElement element = driver.findElement(passwordInput);
        sendKeys(element, password);
    }

    public HomePage clickLoginBtn() {
        WebElement element = driver.findElement(loginBtn);
        click(element);
        return new HomePage(driver); // 跳转到首页
    }
}

LoginTest.java（测试用例）：

import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;
import org.testng.annotations.AfterMethod;
import org.testng.annotations.BeforeMethod;
import org.testng.annotations.Test;
import io.github.bonigarcia.wdm.WebDriverManager;

public class LoginTest {
    private WebDriver driver;

    @BeforeMethod
    public void setup() {
        WebDriverManager.chromedriver().setup();
        driver = new ChromeDriver();
        driver.get("https://example.com/login");
    }

    @Test
    public void testValidLogin() {
        LoginPage loginPage = new LoginPage(driver);
        loginPage.inputUsername("testuser");
        loginPage.inputPassword("testpass");
        HomePage homePage = loginPage.clickLoginBtn();
        // 断言登录成功（示例）
        assert homePage.getWelcomeText().contains("Welcome");
    }

    @AfterMethod
    public void teardown() {
        if (driver != null) {
            driver.quit();
        }
    }
}

3.2 数据驱动测试（DDT）

核心思想：测试数据与脚本分离，通过外部文件（Excel、CSV）或数据库驱动测试用例，覆盖多场景。

3.2.1 使用TestNG的@DataProvider

import org.testng.annotations.DataProvider;
import org.testng.annotations.Test;

public class DataDrivenTest {
    // 数据提供者：返回二维数组（测试数据）
    @DataProvider(name = "loginData")
    public Object[][] provideData() {
        return new Object[][]{
            {"validUser", "validPass", "登录成功"},
            {"invalidUser", "invalidPass", "用户名或密码错误"}
        };
    }

    // 测试方法：使用数据提供者
    @Test(dataProvider = "loginData")
    public void testLogin(String username, String password, String expectedResult) {
        // 执行登录操作并验证结果
        System.out.println("用户名：" + username + "，预期结果：" + expectedResult);
    }
}

3.2.2 读取Excel数据（Apache POI）

添加POI依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.poi</groupId>
    <artifactId>poi-ooxml</artifactId>
    <version>5.2.3</version>
</dependency>

Excel读取工具类：

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class ExcelUtil {
    public static Object[][] readExcel(String filePath, String sheetName) throws IOException {
        Workbook workbook = WorkbookFactory.create(new FileInputStream(filePath));
        Sheet sheet = workbook.getSheet(sheetName);
        int rowCount = sheet.getPhysicalNumberOfRows();
        int colCount = sheet.getRow(0).getPhysicalNumberOfCells();
        Object[][] data = new Object[rowCount - 1][colCount];

        for (int i = 1; i < rowCount; i++) {
            Row row = sheet.getRow(i);
            for (int j = 0; j < colCount; j++) {
                Cell cell = row.getCell(j);
                data[i - 1][j] = cell.getStringCellValue();
            }
        }
        workbook.close();
        return data;
    }
}

测试用例集成：

@DataProvider(name = "excelData")
public Object[][] getExcelData() throws IOException {
    return ExcelUtil.readExcel("src/test/resources/loginData.xlsx", "Sheet1");
}

@Test(dataProvider = "excelData")
public void testLoginWithExcel(String username, String password, String expected) {
    // 执行测试逻辑
}

四、项目实战：电商网站登录与购物流程

4.1 项目结构

src/test/java
├── pages          // 页面对象
│   ├── LoginPage.java
│   ├── HomePage.java
│   ├── ProductPage.java
│   └── CartPage.java
├── tests          // 测试用例
│   ├── LoginTest.java
│   └── ShoppingTest.java
├── utils          // 工具类
│   ├── ExcelUtil.java
│   └── LogUtil.java
└── resources      // 测试数据
    └── testData.xlsx

4.2 核心场景实现：商品加入购物车

public class ShoppingTest {
    private WebDriver driver;
    private LoginPage loginPage;
    private HomePage homePage;
    private ProductPage productPage;
    private CartPage cartPage;

    @BeforeMethod
    public void setup() {
        WebDriverManager.chromedriver().setup();
        driver = new ChromeDriver();
        driver.manage().window().maximize();
        loginPage = new LoginPage(driver);
        homePage = new HomePage(driver);
        productPage = new ProductPage(driver);
        cartPage = new CartPage(driver);
    }

    @Test(dataProvider = "productData", dataProviderClass = ExcelUtil.class)
    public void testAddToCart(String username, String password, String productName) {
        // 登录
        driver.get("https://example.com/login");
        loginPage.inputUsername(username);
        loginPage.inputPassword(password);
        loginPage.clickLoginBtn();
        
        // 搜索商品
        homePage.searchProduct(productName);
        homePage.clickSearchResult(productName);
        
        // 加入购物车
        productPage.clickAddToCart();
        
        // 验证购物车
        cartPage.gotoCart();
        assert cartPage.isProductInCart(productName);
    }

    @AfterMethod
    public void teardown() {
        driver.quit();
    }
}

五、常见问题与解决方案

5.1 元素定位失败

动态ID/属性：使用XPath/CSS模糊匹配（如contains(@class, 'btn')）。

iframe嵌套：先切换到iframe再操作元素：

driver.switchTo().frame("iframeId"); // 切换到iframe
driver.switchTo().defaultContent(); // 返回主文档

5.2 浏览器兼容性

Chrome For Testing：固定浏览器版本，避免自动更新影响测试：

# 通过npm安装特定版本Chrome For Testing
npx @puppeteer/browsers install chrome@120.0.6099.0

5.3 测试速度优化

Headless模式：无界面运行浏览器，节省资源：

ChromeOptions options = new ChromeOptions();
options.addArguments("--headless=new"); // Selenium 4.10+语法
WebDriver driver = new ChromeDriver(options);

并行执行：TestNG配置多线程执行测试用例：

<suite name="ParallelSuite" parallel="methods" thread-count="5">
    <test name="Test1">
        <classes>
            <class name="tests.ShoppingTest"/>
        </classes>
    </test>
</suite>

六、高级应用：CDP协议与持续集成

6.1 Chrome DevTools Protocol（CDP）

模拟网络条件、地理位置等高级功能：

import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;
import org.openqa.selenium.devtools.DevTools;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class CDPExample {
    public static void main(String[] args) {
        WebDriver driver = new ChromeDriver();
        DevTools devTools = ((ChromeDriver) driver).getDevTools();
        devTools.createSession();
        
        // 模拟5G网络
        Map<String, Object> networkConditions = new HashMap<>();
        networkConditions.put("offline", false);
        networkConditions.put("latency", 20); // 延迟20ms
        networkConditions.put("downloadThroughput", 20 * 1024 * 1024); // 20Mbps
        driver.executeCdpCommand("Network.emulateNetworkConditions", networkConditions);
        
        driver.get("https://example.com");
        driver.quit();
    }
}

6.2 持续集成（Jenkins）

配置Jenkins任务：拉取代码 → 执行Maven命令（mvn test）。

生成测试报告：TestNG默认生成报告，或集成Allure报告：

<dependency>
    <groupId>io.qameta.allure</groupId>
    <artifactId>allure-testng</artifactId>
    <version>2.24.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

总结

本教程从基础环境搭建到高级设计模式，全面覆盖了Selenium Java版UI自动化测试的核心知识点。通过PO模式实现代码解耦，结合数据驱动提升测试覆盖率，配合CDP协议和持续集成构建企业级测试框架。实际应用中需注意元素定位策略优化、动态内容处理及测试效率提升，逐步构建稳定、可维护的自动化测试体系。

【自动化测试】Selenium Java UI自动化测试实用教程