?Selenium自動化測試的主要目的是為了取代和加快手動測試的進(jìn)程。為了顯著提高測試執(zhí)行的速度，我們可以選擇使用不同類型的等待、Web定位器（Locator）、瀏覽器偏好，來優(yōu)化并提升Selenium測試的基礎(chǔ)設(shè)施。

下面，我們將主要從速度和性能兩個方面，向您介紹Selenium Web測試各項優(yōu)秀實踐，以便您能夠更好地加快測試并獲取測試結(jié)果。

加速Selenium測試的優(yōu)秀實踐

隨著軟件產(chǎn)品的持續(xù)更新，維護(hù)和升級Selenium測試的過程會變得越來越復(fù)雜。不過，無論被測場景如何不同，下面有關(guān)Selenium的基本測試步驟都是相似的：

1. 使用本地或遠(yuǎn)程的Selenium WebDriver去打開被測的URL。
2. 使用諸如XPath、CssSelector、以及Linktext等恰當(dāng)?shù)腤ebSelenium定位器，來定位所需的各種WebElement。
3. 對已定位的WebElement執(zhí)行各項必要的操作，并測試頁面上的斷言。
4. 釋放WebDriver所使用的資源。

盡管Selenium測試的效率在很大程度上，取決于測試的方法和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是我們可以總結(jié)出如下加快執(zhí)行Selenium測試用例的各種優(yōu)秀實踐：

選擇合適的Web定位器

Selenium中的Web定位器往往被認(rèn)為是任何測試場景的基本構(gòu)建塊。為了自動化與任何Web元素的交互，我們首先應(yīng)該選對可定位WebElement的Web定位器，然后再對相應(yīng)的元素執(zhí)行適當(dāng)?shù)牟僮鳌Ｆ渲?，XPath、CSS Selector、Name、LinkText、Partial LinkText、TagName、以及ClassName都是在Selenium中被廣泛使用的Web定位器。我們通?？梢詫⑵渑cfind_element或find_elements方法一起使用。

那么，究竟哪一款Web定位器在Selenium中能夠最快地定位到元素呢？其實，ID才是最快的Web定位器，畢竟Selenium WebDriver中的ID定位器，對于頁面上的每個元素來說都是唯一的。ID定位器可以返回與指定值（或字符串）相匹配的WebElement。如果頁面上存在多個具有相同ID的元素，那么document.getElementById()將返回第一個匹配的元素。主流Web瀏覽器都優(yōu)化了document.getElementById()方法，因此我們能夠以更快的速度，從DOM處提供WebElement。

如果WebElement并沒有ID屬性，那么請使用NAME屬性。而如果WebElement既沒有ID、又沒有NAME屬性，那就應(yīng)該使用CSS選擇器（Selector）的Web定位器。CSS引擎在所有主流瀏覽器中都是一致的，并且能夠通過Selenium中的CSS選擇器，來調(diào)優(yōu)它們的性能，以提供更快的元素識別和更少的測試執(zhí)行時間。因此，您在使用此類特定的Web定位器時，也會鮮少遇到瀏覽器的兼容性問題。同時，CSS選擇器也能適應(yīng)IE等老舊的瀏覽器。

此外，與XPath相比，CSS選擇器提供了更好的可讀性。我們甚至可以說，XPath是最慢的Web定位器，當(dāng)您從一個瀏覽器移至另一個瀏覽器時，很可能會遇到XPath的一致性問題。因此，僅當(dāng)您無法在Selenium WebDriver中選用其他可靠的Web定位器時，才建議使用XPath來定位Web元素。

小結(jié)一下，上述Web定位器按照執(zhí)行速度從快到慢依次是：ID、NAME、CSS選擇器、以及XPath。

使用更少的Web定位器

既然您已經(jīng)確定了最適合加速Selenium測試的Web定位器，下一步就應(yīng)該將定位器的數(shù)量保持在最低限度了。

如前所述，我們每次需要使用find_element(By)或find_elements(By)方法，來定位所需的Web元素，以執(zhí)行對DOM樹的訪問。那么對DOM樹的訪問次數(shù)越多，Selenium腳本的執(zhí)行時間就會越長。因此，如果您以Selenium腳本的最佳執(zhí)行速度為目標(biāo)的話，有必要使用更少的Web定位器。這樣，我們不但能夠提高測試腳本的可讀性，還可以最大限度地減少維護(hù)腳本所需的時間。

盡量避免Thread.sleep()

現(xiàn)代網(wǎng)站與Web應(yīng)用往往會?使用AJAX（異步的JavaScript和XML）在網(wǎng)頁上動態(tài)加載內(nèi)容。因此，頁面上的WebElement可能會以不同的時間間隔被加載，這將對尚未處于DOM中的元素造成執(zhí)行上的困難。

在此，我建議您通過監(jiān)控document.readyState的狀態(tài)，來檢查DOM狀態(tài)。document.readyState的完成標(biāo)志著頁面上的所有資源都已加載完畢，因此我們可以開始對頁面上存在的WebElement進(jìn)行相關(guān)操作。

由于測試代碼中的幾秒鐘等待，都會增加頁面上資源加載所需的延遲，因此我們需要盡量避免使用Thread.sleep(sleep_in_miliseconds)。Selenium中的Thread.sleep()方法將會讓代碼的執(zhí)行暫停指定的時間間隔。

/* Pauses test execution for specified time in milliseconds */
Thread.sleep(5000);

如上述代碼段所示，我們添加了5秒的等待時間。如果頁面元素在指定的持續(xù)時間之內(nèi)（例如2秒鐘）就已完成了加載，那么剩下3秒的等待就不必要地增加了測試的執(zhí)行時間。由于頁面的加載時間往往取決于諸如：服務(wù)器負(fù)載、頁面設(shè)計、緩存、以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等各種外部參數(shù)，因此我們無法預(yù)測頁面的加載時間。可見，無論網(wǎng)頁的狀態(tài)如何，Thread.sleep()方法都會執(zhí)行固定時間的休眠，因此為了加速Selenium測試，我們需要避免使用它。

重用現(xiàn)有的瀏覽器實例

目前，能夠與Selenium一起使用的所有自動化測試框架，都可以通過提供注釋，來加快測試的開發(fā)和執(zhí)行。同時，注釋還有助于執(zhí)行具有不同輸入值的測試。當(dāng)然，只有根據(jù)測試的要求，使用正確的注釋集，才能加快Selenium測試。

以下是被各個主流自動化測試框架所廣泛使用的注釋列表：

有時候，您可能需要在相同的瀏覽器和操作系統(tǒng)類型的組合中，反復(fù)運行某個或某組測試。此時，如果您在每個測試的開始時，都創(chuàng)建一個新的Selenium WebDriver實例，顯然會增加測試執(zhí)行的額外開銷。

Selenium的JUnit

下面是Selenium的JUnit中注解的執(zhí)行順序：

在使用JUnit框架的Selenium自動化測試中，Selenium WebDriver實例是在@Before注釋下實現(xiàn)的SetUp方法中創(chuàng)建的。已創(chuàng)建的實例是在@After注解下實現(xiàn)的TearDown方法中被銷毀的。

Selenium的TestNG

下面是Selenium的TestNG中注解的執(zhí)行順序：

同理，對于Selenium中的TestNG測試，SetUp方法是在@BeforeMethod注解下實現(xiàn)的，而TearDown方法是在@AfterMethod注解下實現(xiàn)的。

在瀏覽器和操作系統(tǒng)的組合上運行一系列測試

下面，我們來討論不同的框架在同一個瀏覽器和操作系統(tǒng)組合上執(zhí)行三個測試的情況：

JUnit 框架

測試 - 1 @Before 注解下的 setUp() -> Test-1 -> @After 注解下的 tearDown()

測試 - 2 @Before 注解下的 setUp() -> Test-2 -> @After 注解下的 tearDown()

測試 - 3 @Before 注解下的 setUp() -> Test-3 -> @After 注解下的 tearDown()

TestNG 框架

測試 - 1 @BeforeMethod 注解下的 setUp() -> Test-1 -> @AfterMethod 注解下的 tearDown()

測試 - 2 @BeforeMethod 注解下的 setUp() -> Test-2 -> @AfterMethod 注解下的 tearDown()

測試 - 3 @BeforeMethod 注解下的 setUp() -> Test-3 -> @AfterMethod 注解下的 tearDown()

如上表所示，在每個測試場景都會在注釋之后創(chuàng)建和銷毀瀏覽器實例。

在JUnit和TestNG框架中重用瀏覽器實例

相反，我們可以使用適當(dāng)?shù)淖⑨屧谀_本之間共享相同的瀏覽器實例：

JUnit 框架

測試 - 1、測試 - 2 和測試 -3 @BeforeClass 注解下的 setUp() -> Test-1、Test-2 和 Test-3 -> @AfterClass 注解下的 tearDown()

TestNG 框架

測試 - 1、測試 - 2 和測試 -3 @BeforeTest（或@BeforeClass）注解下的setUp() -> Test-1、Test-2和Test-3 -> @AfterTest（或@AfterClass）注解下的tearDown()

在這種情況下，所有測試場景都會使用同一個瀏覽器實例，并且一旦所有測試執(zhí)行完成后，該實例就會被銷毀。當(dāng)然，如果測試必須在不同的瀏覽器和操作系統(tǒng)組合上運行時，則不能使用相同的技術(shù)，而必須在每個測試場景之后創(chuàng)建和銷毀測試組合。

使用Selenium進(jìn)行自動化測試的顯式等待

Selenium中的隱式等待被應(yīng)用于測試腳本中的所有Web元素。而隱式等待的主要缺點在于您無法在元素可見、可點擊、可選擇等條件下執(zhí)行等待。與此同時，Selenium中的顯式等待則允許您對頁面上存在的WebElement執(zhí)行有條件的等待。例如，如果某個被指定的WebElement在顯式等待所規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)可見，那么就會觸發(fā)ElementNotVisibleException。如果已定位的元素是可點擊的，那么elementToBeClickable方法將返回一個WebElement。

WebDriverWait和ExpectedConditions類的組合可被用于在WebElements上執(zhí)行顯式等待。顯式等待的好處在于它是在代碼層面，而非遠(yuǎn)程Selenium部分上運行的。顯式等待無需等到設(shè)定時間的結(jié)束，而是在滿足指定條件時，便可立即退出等待。如果設(shè)定的條件一旦找到了WebElement，就會將該元素作為結(jié)果予以返回。如果WebElement在DOM中并不存在，即使條件中指定時間已過，它也會觸發(fā)TimeoutException。

在下面的代碼段中，我們對visibilityOfElementLocated條件執(zhí)行了5秒鐘的顯式等待。如果ID = 'element'的WebElement在5秒內(nèi)被找到，那么該顯式等待就會退出，并返回所需的WebElement。

Java
/* Trigger an explicit wait of 5 Seconds */
WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(5));
WebElement element = wait.until(ExpectedConditions.visibilityOfElementLocated(By.id("element"))

由于只要找到元素就可以訪問WebElement，因此實際的等待時間可能會少于設(shè)定的等待時間，那么顯式等待的測試腳本的性能會更好，也會使得Selenium測試運行得更快。

創(chuàng)建原子性和自主式測試腳本

無論測試場景有多么復(fù)雜，我們都需要將復(fù)雜的場景分解成為多個“獨立和原子性”的測試用例。

像TestNG之類的自動化測試框架能夠支持通過諸如dependsOnMethods（用于各種方法）和dependsOnGroups（用于各個組）等注釋，來聲明測試方法之間的顯式依賴關(guān)系。但是，只有當(dāng)您希望在測試方法之間共享數(shù)據(jù)和狀態(tài)時，才應(yīng)該在Selenium測試腳本中使用測試依賴項。

同時，由于原子性測試可被用于故障檢測，因此我們需要通過保持測試的簡短和原子態(tài)，來減少維護(hù)測試的工作量。可以說，有了原子性的保證，我們不但可以最大限度地減少測試的依賴性，而且有助于隔離測試中出現(xiàn)的問題，并加快Selenium測試的整體效率。

在Selenium自動化中利用并行測試

Selenium中的并行測試可以讓您在不同的測試環(huán)境中，同時運行相同的測試。如果您計劃使用內(nèi)部Selenium Grid進(jìn)行分布式測試，那么您可以利用Selenium Grid 4所提供的功能，來加速測試場景的執(zhí)行。

根據(jù)所測場景的不同，您可以選擇“類”級別或“方法”級別中的任何一種開展并行化測試。而此類測試主要可以對如下三個方面予以增強：

• 對測試場景分組
• 測試場景的參數(shù)化
• 選擇基于云的Selenium Grid

對測試場景分組

隨著更多的測試文件和測試方法被添加，測試套件的復(fù)雜性會成倍增加。為了最大限度地減少測試套件在實現(xiàn)和維護(hù)上的復(fù)雜性，我們需要根據(jù)被測的功能，對測試進(jìn)行分組。

正如下面對TestNG測試用例進(jìn)行分組所展示那樣，我們創(chuàng)建了兩個測試組（即Search和ToDo），并在“方法”級別并行執(zhí)行。TestNG中的線程計數(shù)屬性允許您通過指定在測試執(zhí)行期間要創(chuàng)建的最大線程數(shù)，來并行開展測試。

可見，分組測試場景降低了維護(hù)測試套件的復(fù)雜性，同時也加快了執(zhí)行時間。當(dāng)然，這些都取決于為實現(xiàn)并行化而選擇的方法。

使用Selenium 4（而不是Selenium 3）

Selenium 4是Selenium自動化框架中最受期待的版本之一。目前，Selenium 4的最新版本為??4.0.0-beta-1??。它在如下方面進(jìn)行了顯著的改進(jìn)和增強：

• 改進(jìn)和優(yōu)化了Selenium Grid
• 對Selenium WebDriver予以了W3C標(biāo)準(zhǔn)化
• 增強了Selenium 4的IDE
• 引入了Chrome DevTools
• 引入了相對定位器（Relative Locators）

總地說來，Selenium 4中的增強功能可以在加速Selenium測試方面發(fā)揮重要的作用。

過去，Selenium 3使用JSON有線協(xié)議，在Web瀏覽器和測試代碼之間進(jìn)行通信。這會導(dǎo)致使用W3C協(xié)議對API請求進(jìn)行編、解碼而產(chǎn)生額外的開銷。而Selenium 4直接使用WebDriver W3C協(xié)議，從而加快了與Web瀏覽器的通信。這種架構(gòu)更改不但加快了Selenium測試，而且提高了測試的穩(wěn)定性。

下圖展示的是在Selenium 4中新引入的相對定位器。當(dāng)它在訪問臨近的特定WebElement時，非常實用。

與頁面上的每個WebElement使用find_element()和find_elements()方法不同，相對定位器通過與TagName（在Selenium 4的Java中）結(jié)合使用，可以讓您以更快的速度訪問到相對WebElement。因此，在您必須訪問相對于DOM元素的WebElement場景時，相對定位器可以加速Selenium測試。

值得一提的是，從Selenium 3升級到Selenium 4是無縫的，您應(yīng)當(dāng)檢查版本，以確認(rèn)是否真的能夠利用Selenium 4所提供的特性和功能，來加速Selenium測試。

使用基于云的Selenium Grid進(jìn)行自動化測試

當(dāng)涉及到網(wǎng)格的可擴展性和可靠性時，在本地Selenium Grid上并行運行測試，存在著一個嚴(yán)重的缺陷：它并不適用于在大量瀏覽器、操作系統(tǒng)和設(shè)備的組合上，并行地執(zhí)行針對大型Web應(yīng)用的多個測試套件。

所謂云端的Selenium測試，是指在可靠且可擴展的、基于云服務(wù)的Selenium Grid上并行開展測試，因此它有助于加快Selenium測試。由下面顯示的testng.xml文件示例可知，該并行是在“測試”級別上實現(xiàn)的。即：每個<test>標(biāo)記都在單獨的線程中運行。

從下面的執(zhí)行快照中可以看出，這兩個測試都是在基于云端的Selenium Grid上并行運行的。 

使用由基于云端的Selenium Grid所提供的功能，您可以并行運行“N”個測試（此處的“N”取決于您計劃支持的“最大并發(fā)會話數(shù)”），進(jìn)而加快Selenium測試。 

通過禁用網(wǎng)頁上的圖像來實現(xiàn)更快的頁面加載

一旦創(chuàng)建了Selenium WebDriver實例，Selenium中的driver.get()方法將被用于打開被測頁面。網(wǎng)頁的加載速度往往取決于頁面的組成。如果頁面上有大量的圖像的話，那么頁面的加載時間就會增加。

因此，通過使用特定于瀏覽器的設(shè)置，您可以按需禁用在相應(yīng)的Web瀏覽器中加載圖像，以加快網(wǎng)頁的加載速度。

運行Selenium腳本時，禁用Chrome中的圖像加載

如下代碼段展示了如何實現(xiàn)在Chrome中禁用圖像的加載，以加快Selenium測試：

Java
package com.disableimages;
 
import org.openqa.selenium.*;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeOptions;
import org.openqa.selenium.firefox.FirefoxDriver;
import org.openqa.selenium.firefox.FirefoxOptions;
import org.openqa.selenium.firefox.FirefoxProfile;
import org.testng.annotations.AfterTest;
import org.testng.annotations.Test;
import java.util.HashMap;
 
public class test_disable_image_demo
{
    String test_url = "https://www.amazon.com";
    WebDriver driver = null;
 
    @Test(enabled=true, priority = 1)
    public void test_disable_images_chrome() throws InterruptedException
    {
        ChromeOptions options =new ChromeOptions();
        HashMap<String, Object> prefs = new HashMap<String, Object>();
        prefs.put("profile.managed_default_content_settings.images", 2);
 
        options.setExperimentalOption("prefs", prefs);
        driver = new ChromeDriver(options);
 
        driver.get(test_url);
        driver.manage().window().maximize();
 
        Thread.sleep(5000);
    }
 
    @AfterTest
    public void tearDown()
    {
        if (driver != null)
        {
            driver.quit();
        }
    }
}

在上述代碼實現(xiàn)中，我們通過將Firefox的首選項--permissions.default.image設(shè)置為2，以禁用從Amazon處加載圖像。該方法對于需要加載大量圖像的測試頁面的情況，非常有效。

使用數(shù)據(jù)驅(qū)動測試進(jìn)行參數(shù)化

在某些情況下，您需要跨多個瀏覽器和操作系統(tǒng)的組合，或針對不同輸入的組合，運行特定的場景測試。眾所周知，對測試方法中的值進(jìn)行硬編碼，并不是一個好的習(xí)慣。您應(yīng)該使用參數(shù)化，來針對大量的數(shù)據(jù)集運行測試。目前，所有主流的自動化框架，包括：用于Selenium C#的MSTest、NUnit等，用于Selenium Java的JUnit、TestNG等，以及用于Selenium Python的PyTest等，都支持參數(shù)化測試。

針對那些必須在多個測試組合（或測試輸入）中運行相同測試的需求，您可以通過諸如TestNG之類的自動化測試框架，讓testng.xml來傳遞參數(shù)，進(jìn)而在“測試”級別實現(xiàn)并行的參數(shù)化測試，以顯著地加快Selenium測試，并提高測試的覆蓋率。

按需使用無頭（Headless）瀏覽器和驅(qū)動程序

運行Selenium自動化測試的一個目的是，檢查并驗證底層UI元素的交互。對此，您需要通過在非無頭（non-headless）模式下調(diào)用瀏覽器驅(qū)動程序，來驗證交互。

同時，無頭瀏覽器允許您在沒有瀏覽器或任何其他GUI下，運行瀏覽器UI測試。目前，Chrome、Firefox等流行的瀏覽器都可以在無頭模式下運行。由于跨瀏覽器測試是在后端運行的，因此無頭測試提高了跨瀏覽器測試的整體性能。請參考如下代碼段： 

Java
DesiredCapabilities capabilities = new DesiredCapabilities();
capabilities.setCapability("build", "your build name");
capabilities.setCapability("name", "your test name");
capabilities.setCapability("platform", "Windows 10");
capabilities.setCapability("browserName", "Chrome");
capabilities.setCapability("version","89.0");
capabilities.setCapability("headless",true);

當(dāng)您不打算檢查通過測試腳本、以及相應(yīng)的瀏覽器驅(qū)動程序去實現(xiàn)的UI交互時，就可以使用無頭瀏覽器測試?？梢哉f，沒有瀏覽器UI和無頭瀏覽器的各種UI，都可以起到加速Selenium測試的效果。

目前，此類主流無頭瀏覽器（或驅(qū)動程序）包括：HtmlUnit、Splash、PhantomJS、TrifleJS、ZombieJS、以及SimpleBrowser。其中，基于HtmlUnit的HtmlUnitDriver是Selenium WebDriver無頭瀏覽器的輕量級實現(xiàn)。HtmlUnitDriver是與Chrome和Firefox類似的瀏覽器驅(qū)動程序，不過它并不提供GUI。因此，您可以靈活地在主流瀏覽器的無頭版本、以及HtmlUnitDriver上，執(zhí)行跨瀏覽器測試。

用Java編寫的HtmlUnit瀏覽器能夠支持AJAX和JavaScript的處理。同時，它也提供了部分渲染的功能。下面展示的是用于創(chuàng)建HtmlUnitDriver實例，并使用它在Selenium中執(zhí)行瀏覽器測試的代碼片段：

JavaScript
import org.openqa.selenium.By;      
import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;  
import org.openqa.selenium.htmlunit.HtmlUnitDriver;
 
/* Create a new instance of the HtmlUnitDriver */
WebDriver driver = new HtmlUnitDriver();
 
/* Perform necessary actions as per the desired test requirement */
................
................
 
/* Release the resources held by HtmlUnitDriver */
driver.quit();

而PhantomJS是另一種流行的、基于JavaScript API的無頭瀏覽器選擇項。它使用QtWebKit作為后端，并為流行的Web標(biāo)準(zhǔn)提供了諸如JSON、Canvas、SVG、以及DOM等原生的處理支持。PhantomJS 2.1是其最新的穩(wěn)定版本，其中集成了GhostDriver。不過， PhantomJS項目（https://github.com/ariya/phantomjs）目前處于暫停狀態(tài)。

PhantomJS不但可以被用于Windows、Linux和macOS X等流行平臺，而且能夠被廣泛地用于諸如：無頭Web測試、頁面自動化、屏幕截圖、以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等用例中。

下面顯示的是創(chuàng)建PhantomJS驅(qū)動程序?qū)嵗?，并使用它在Selenium中執(zhí)行瀏覽器測試的代碼片段：

JavaScript
import org.openqa.selenium.By;      
import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.WebElement;  
import org.openqa.selenium.phantomjs.PhantomJSDriver;
 
/* Create a new instance of the PhantomJS Driver*/
WebDriver driver = new PhantomJSDriver();
/* Perform necessary actions as per the desired test requirement */
................
................
 
/* Release the resources held by PhantomJS Driver */
driver.quit(); 

根據(jù)測試要求，我們在上述代碼中使用了無頭瀏覽器測試，來加速Selenium測試。當(dāng)然，除了HtmlUnitDriver和PhantomJSDriver之外，Chrome和Firefox等無頭版本的瀏覽器，也可被用于在Selenium測試中加速，并獲取更高的準(zhǔn)確性。

小結(jié)

在編寫Selenium測試時，影響性能的主要因素之一便是測試的運行速度。其中，基于云端的Selenium Grid和Selenium并行測試是加速該過程的兩種主要方法。同時，我們也介紹了如何通過采用不同的語言和自動化測試框架，來加速Selenium測試，提高測試性能與覆蓋率、以及交付出更好的產(chǎn)品質(zhì)量。 

譯者介紹

陳峻 （Julian Chen），51CTO社區(qū)編輯，具有十多年的IT項目實施經(jīng)驗，善于對內(nèi)外部資源與風(fēng)險實施管控，專注傳播網(wǎng)絡(luò)與信息安全知識與經(jīng)驗；持續(xù)以博文、專題和譯文等形式，分享前沿技術(shù)與新知；經(jīng)常以線上、線下等方式，開展信息安全類培訓(xùn)與授課。

原文標(biāo)題：??How To Speed Up Selenium Test Cases Execution???，作者：Himanshu Sheth?