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      軟件測(cè)試用例設(shè)計(jì)分析

      2010-09-23 09:58:20郭學(xué)品
      關(guān)鍵詞:白盒黑盒測(cè)試用例

      郭學(xué)品,鐘 聲,黃 成

      (1.海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南海口,570228; 2.海南師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南???571158)

      軟件測(cè)試用例設(shè)計(jì)分析

      郭學(xué)品1,2,鐘 聲1,黃 成2

      (1.海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南海口,570228; 2.海南師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南???571158)

      軟件測(cè)試是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要組成部分,是發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的重要環(huán)節(jié),是保證軟件質(zhì)量和可靠性的重要手段。而軟件測(cè)試的成效在某種程度上取決于采用的測(cè)試方法和測(cè)試用例的設(shè)計(jì)。因此,測(cè)試用例的設(shè)計(jì)是非常重要和關(guān)鍵的。文章就此對(duì)測(cè)試用例設(shè)計(jì)的基本原則、考慮要素、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行了闡述和分析。

      軟件測(cè)試;測(cè)試用例;設(shè)計(jì)方法;白盒測(cè)試;黑盒測(cè)試

      隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在社會(huì)各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,各種軟件走進(jìn)了人們的日常工作和日常生活中,人們?cè)絹?lái)越多的依賴各種軟件,從而也對(duì)軟件品質(zhì)保證提出了更高要求。在這樣的背景下,軟件測(cè)試在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)活動(dòng)中就擺在了特別突出的位置。

      軟件測(cè)試是軟件生命周期中的一個(gè)重要階段,是保證軟件質(zhì)量和可靠性的重要手段。如何對(duì)軟件進(jìn)行全面、高效的測(cè)試成為軟件行業(yè)比較關(guān)注的問(wèn)題。測(cè)試用例是軟件測(cè)試活動(dòng)的核心部分,指導(dǎo)測(cè)試工作的開(kāi)展,是軟件測(cè)試必須遵守的準(zhǔn)則。軟件測(cè)試正是根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)各階段的規(guī)格說(shuō)明和程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)而精心設(shè)計(jì)了一批測(cè)試用例,并利用這些測(cè)試用例運(yùn)行軟件,來(lái)發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)缺陷的。測(cè)試用例對(duì)測(cè)試工作的控制和指導(dǎo)作用相當(dāng)于設(shè)計(jì)文檔對(duì)編碼的指導(dǎo)作用,尤其在大系統(tǒng)表現(xiàn)出對(duì)系統(tǒng)測(cè)試的權(quán)威性。

      一 測(cè)試用例定義

      測(cè)試用例是對(duì)軟件運(yùn)行過(guò)程中所有可能存在的目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)、環(huán)境和結(jié)果的描述,是對(duì)客觀世界的一種抽象。測(cè)試用例是為特定目標(biāo)開(kāi)發(fā)的測(cè)試輸入、執(zhí)行條件和預(yù)期結(jié)果的集合,是有效發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的最小測(cè)試執(zhí)行單元。這些特定目標(biāo)可以是驗(yàn)證一個(gè)特定的程序路徑或核實(shí)是否符合特定需求。

      測(cè)試用例體現(xiàn)了一定的測(cè)試方案、方法、技術(shù)和策略,內(nèi)容包括測(cè)試目標(biāo)、測(cè)試環(huán)境、輸入數(shù)據(jù)、測(cè)試步驟、預(yù)期結(jié)果、測(cè)試腳本等,并形成文檔。測(cè)試用例屬于軟件測(cè)試工作的指導(dǎo)性文件,測(cè)試用例的優(yōu)劣直接影響軟件測(cè)試的質(zhì)量。

      二 測(cè)試用例在軟件測(cè)試中的作用

      測(cè)試用例作為檢驗(yàn)測(cè)試效果的重要參考因素,也從某種角度來(lái)衡量軟件質(zhì)量的好壞。設(shè)計(jì)良好的測(cè)試用例具有可重復(fù)使用的功能,可以使軟件測(cè)試的成本降低,使測(cè)試效果事半功倍。

      (一)有效性

      不同測(cè)試人員使用相同測(cè)試用例得到的驗(yàn)證結(jié)果是相同的,它是測(cè)試人員進(jìn)行軟件測(cè)試的重要參考依據(jù)。

      (二)易組織性

      對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō),測(cè)試用例有可能在數(shù)月或數(shù)年的測(cè)試過(guò)程中被創(chuàng)建、使用,測(cè)試計(jì)劃應(yīng)組織好這些測(cè)試用例,提供給測(cè)試人員作為參考和使用。

      (三)可復(fù)用性

      軟件測(cè)試是不可能進(jìn)行窮舉測(cè)試的,設(shè)計(jì)良好的測(cè)試用例應(yīng)具有可重復(fù)使用的功能,減少編制測(cè)試用例的數(shù)量,提高測(cè)試效率。

      (四)可評(píng)估性

      在測(cè)試中,測(cè)試用例的通過(guò)率是檢驗(yàn)代碼質(zhì)量的保證。代碼質(zhì)量的高低,可以通過(guò)測(cè)試用例的通過(guò)率和軟件錯(cuò)誤的數(shù)量來(lái)衡量。

      (五)可管理性

      測(cè)試用例是檢驗(yàn)測(cè)試人員工作進(jìn)度和工作量,以及跟蹤管理測(cè)試人員的工作效率的一種依據(jù),從而合理做出測(cè)試計(jì)劃和測(cè)試安排。

      三 測(cè)試用例設(shè)計(jì)的基本原則

      (一)盡量避免設(shè)計(jì)含糊不清的測(cè)試用例

      含糊不清的測(cè)試用例會(huì)給測(cè)試過(guò)程帶來(lái)困難,甚至影響測(cè)試結(jié)果。在測(cè)試過(guò)程中,測(cè)試用例一般有三種狀態(tài):通過(guò)、未通過(guò)和不能測(cè)試。如果測(cè)試未通過(guò),一般會(huì)有測(cè)試的錯(cuò)誤報(bào)告進(jìn)行關(guān)聯(lián);如果不能測(cè)試,則需要找出原因,判斷是否是測(cè)試用例本身的錯(cuò)誤,還是環(huán)境因素等其他問(wèn)題。不能說(shuō)這個(gè)測(cè)試用例部分通過(guò),部分未通過(guò),不允許出現(xiàn)模棱兩可的情況。含糊的測(cè)試用例會(huì)給測(cè)試人員的判斷帶來(lái)困難,也不利于測(cè)試過(guò)程的跟蹤。

      (二)盡量避免設(shè)計(jì)復(fù)雜繁瑣的測(cè)試用例

      復(fù)雜繁瑣的測(cè)試用例難于保證測(cè)試用例的準(zhǔn)確性。因此,在測(cè)試過(guò)程中,如果測(cè)試用例包含很多不同類型的輸入或者輸出,或者測(cè)試過(guò)程的邏輯復(fù)雜而不連續(xù),此時(shí)就要對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行合理分解。

      (三)盡量將類似功能的測(cè)試用例抽象并歸類

      由于軟件測(cè)試是無(wú)法進(jìn)行窮舉測(cè)試的,所以對(duì)類似功能的測(cè)試用例的抽象歸類顯得尤為重要,一個(gè)好的測(cè)試用例應(yīng)該能夠代表一組或者一系列的測(cè)試過(guò)程。

      四 測(cè)試用例設(shè)計(jì)考慮因素

      (一)測(cè)試用例應(yīng)具有代表性和典型性

      一個(gè)測(cè)試用例應(yīng)能基本涵蓋一組或多組情形,這也是測(cè)試用例設(shè)計(jì)的初衷。

      (二)測(cè)試用例設(shè)計(jì)時(shí),要濃縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      測(cè)試用例需要準(zhǔn)確反映系統(tǒng)功能設(shè)計(jì),當(dāng)然也不能完全復(fù)制使用規(guī)格設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。同時(shí),測(cè)試用例還要結(jié)合多個(gè)規(guī)格說(shuō)明書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì),將所有可能出現(xiàn)的情況結(jié)合起來(lái)考慮。

      (三)用戶測(cè)試用例設(shè)計(jì),要多考慮用戶實(shí)際使用場(chǎng)景

      用戶測(cè)試用例基于用戶實(shí)際的可能場(chǎng)景,從用戶的角度模擬程序的輸入,從而針對(duì)程序來(lái)進(jìn)行測(cè)試的用例,需要考慮用戶實(shí)際的環(huán)境因素。

      (四)測(cè)試用例設(shè)計(jì)時(shí),要考慮異常情況

      測(cè)試用例不僅需要考慮正確的輸入情形,還要考慮錯(cuò)誤或異常的輸入情況,以及需要分析如何使得這樣的錯(cuò)誤和異常能夠發(fā)生。

      五 測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法分析

      測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法,主要分為白盒設(shè)計(jì)方法和黑盒設(shè)計(jì)方法。白盒設(shè)計(jì)方法分為邏輯覆蓋法和基本路徑覆蓋法,其中邏輯覆蓋法包括語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定-條件覆蓋、條件組合覆蓋法。黑盒設(shè)計(jì)方法分為等價(jià)類劃分法、邊界值劃分法、錯(cuò)誤推測(cè)法、因果圖法等。在實(shí)際測(cè)試用例設(shè)計(jì)過(guò)程中,這些方法不僅單獨(dú)使用,常常根據(jù)需要場(chǎng)合綜合運(yùn)用多個(gè)方法,使測(cè)試用例的測(cè)試效果更佳。

      (一)白盒設(shè)計(jì)方法

      白盒測(cè)試主要針對(duì)程序內(nèi)部邏輯和數(shù)據(jù)流程的測(cè)試,因此白盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)需要了解程序的內(nèi)部邏輯。根據(jù)程序的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試用例,主要用于軟件驗(yàn)證。

      白盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)的目的是:

      1.保證一個(gè)模塊中所有獨(dú)立路徑至少被執(zhí)行一次;

      2.對(duì)所有邏輯值均需要測(cè)試真、假兩個(gè)分支;

      3.在上下邊界及可操作范圍內(nèi)檢查;

      4.檢查內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。

      白盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)思想:

      1.語(yǔ)句覆蓋:設(shè)計(jì)若干測(cè)試用例,使被測(cè)程序中的每個(gè)語(yǔ)句至少都能執(zhí)行一次。

      2.判定覆蓋:設(shè)計(jì)若干測(cè)試用例,使被測(cè)程序中的每個(gè)判斷至少都能獲得一次“真”值和“假”值,或者說(shuō)使得程序中的每個(gè)分支至少都執(zhí)行一次。

      3.條件覆蓋:設(shè)計(jì)若干測(cè)試用例,使每個(gè)判斷中的每個(gè)條件的可能取值至少滿足一次,即使得判定中的每個(gè)條件獲得各種可能的結(jié)果。

      4.判定-條件覆蓋:設(shè)計(jì)若干測(cè)試用例,使判斷條件中的所有條件至少執(zhí)行一次取值,同時(shí),所有判斷的可能結(jié)果至少都執(zhí)行一次。

      5.條件組合覆蓋:設(shè)計(jì)足夠測(cè)試用例,使每個(gè)判斷中的條件的各種組合都至少出現(xiàn)一次。

      6.基本路徑覆蓋:設(shè)計(jì)足夠測(cè)試用例,確保基本路徑集中的每一條路徑都執(zhí)行。

      上述的幾種邏輯覆蓋法中,它們的邏輯覆蓋程度的強(qiáng)弱如圖1所示。圖中,連線上方的覆蓋程度比連線下方的覆蓋程度要強(qiáng)。其中,條件組合覆蓋法覆蓋程度最高,判定覆蓋和條件覆蓋不能比較覆蓋程度強(qiáng)弱。

      (二)黑盒設(shè)計(jì)方法

      黑盒測(cè)試主要是基于功能規(guī)格說(shuō)明進(jìn)行的測(cè)試,黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)不需要考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和特性。黑盒測(cè)試主要根據(jù)輸入條件和輸出條件確定測(cè)試數(shù)據(jù),檢查程序是否能產(chǎn)生正確的輸出。

      黑盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)的目的主要是:

      1.檢查功能是否實(shí)現(xiàn)或遺漏;

      2.檢查人機(jī)界面是否錯(cuò)誤;

      3.是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤或外部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)錯(cuò)誤;

      4.性能等其他特性要求是否滿足。

      黑盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)思想:

      1.等價(jià)類劃分法:把程序的輸入域劃分為若干子集,從每一個(gè)子集選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例,既考慮有效等價(jià)類劃分,又要考慮無(wú)效等價(jià)類劃分。

      2.邊界值劃分法:從一個(gè)等價(jià)類中選一個(gè)或幾個(gè)例子,測(cè)試等價(jià)類的邊界情況;不僅根據(jù)輸入條件,還可能根據(jù)輸出情況來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試用例。

      3.錯(cuò)誤推測(cè)法:憑測(cè)試者經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)程序中可能存在的各種錯(cuò)誤,從而有針對(duì)性的編寫(xiě)檢查這些錯(cuò)誤的測(cè)試用例。

      4.因果圖法:著重檢查輸入條件的各種組合情況,找出因果關(guān)系,通過(guò)畫(huà)因果圖將功能說(shuō)明轉(zhuǎn)換成一張判定表,然后為判定表的每一列設(shè)計(jì)測(cè)試用例數(shù)據(jù)。

      在實(shí)際應(yīng)用中,采用黑盒法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的策略為:首先使用邊界值劃分法,必要時(shí)用等價(jià)類劃分法,必要時(shí)再用錯(cuò)誤推測(cè)法;如果在程序中含有輸入條件的組合,則先采用因果圖法,再按上述策略進(jìn)行。

      通過(guò)上面論述,我們發(fā)現(xiàn),白盒測(cè)試是一種驗(yàn)證技術(shù),主要回答“我們?cè)谡_地構(gòu)造一個(gè)系統(tǒng)嗎?”;而黑盒測(cè)試是一種確認(rèn)技術(shù),主要回答“我們?cè)跇?gòu)造一個(gè)正確的系統(tǒng)嗎?”。兩者的方法分析比較,我們知道各有千秋,每種方法提供的測(cè)試用例可能比較容易發(fā)現(xiàn)某種類型的錯(cuò)誤,但不易發(fā)現(xiàn)其他類型的缺陷。因此,對(duì)于一個(gè)具體的待測(cè)系統(tǒng),應(yīng)該將各種設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來(lái),選擇最佳的幾種方法組合進(jìn)行綜合測(cè)試。

      總之,在實(shí)際的測(cè)試用例設(shè)計(jì)中,還應(yīng)將設(shè)計(jì)的基本原則和各種考慮因素結(jié)合起來(lái),遵循基本書(shū)寫(xiě)規(guī)范,按照實(shí)際需求靈活組織設(shè)計(jì)測(cè)試用例。選擇合適的設(shè)計(jì)方法和策略,使得設(shè)計(jì)出來(lái)的測(cè)試用例能夠達(dá)到這樣的要求:

      1.可以最大程度地滿足測(cè)試覆蓋要求

      2.可以最大程度地找出軟件隱藏的缺陷

      3.可以最高效率地找出軟件錯(cuò)誤

      4.測(cè)試用例既不過(guò)分復(fù)雜、也不能過(guò)分簡(jiǎn)單

      5.使軟件缺陷的表現(xiàn)可以清楚的判定

      6.測(cè)試用例包含期望的正確結(jié)果

      7.待查的輸出結(jié)果或文件必須盡量簡(jiǎn)單明了

      8.測(cè)試用例內(nèi)容清晰、格式一致、分類組織

      9.不包含重復(fù)的測(cè)試用例

      小 結(jié)

      軟件測(cè)試是軟件研發(fā)過(guò)程的重要組成部分,是保證軟件質(zhì)量和可靠性的重要環(huán)節(jié),軟件測(cè)試的成效直接關(guān)系到軟件系統(tǒng)的優(yōu)劣。因此一個(gè)軟件系統(tǒng)在發(fā)布上市前,都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試過(guò)程。當(dāng)然,由于軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性,軟件測(cè)試不可能找到系統(tǒng)中的所有錯(cuò)誤,也不能證明系統(tǒng)程序的正確性,只能最大程度的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中隱藏的錯(cuò)誤和缺陷。

      測(cè)試用例設(shè)計(jì)是軟件測(cè)試的核心,測(cè)試用例設(shè)計(jì)得當(dāng),在某種程度上決定著軟件測(cè)試的成效。因此在軟件測(cè)試中,測(cè)試用例的設(shè)計(jì)是非常重要和關(guān)鍵的。當(dāng)然,對(duì)于一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)測(cè)試來(lái)說(shuō),如何設(shè)計(jì)正確、高效的測(cè)試用例是非常困難的,需要軟件測(cè)試人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)和豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)。

      [1]鄭人杰.實(shí)用軟件工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.

      [2]張海藩.軟件工程[M].北京:人民郵電出版社.2007.

      [3]陳松喬,任勝兵,王國(guó)軍.現(xiàn)代軟件工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

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      [8]崔天意.軟件測(cè)試分析方法研究[J].信息化研究,2010(6).

      (責(zé)任編輯:王 玨)

      TP 311.5

      A

      1009-9743(2010)04-0136-04

      2010-09-20

      1、2.郭學(xué)品(1973-),男,漢族,海南昌江人。海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院通信與信息系統(tǒng)專業(yè)2005級(jí)在職碩士研究生,海南師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院講師。主要研究方向:軟件測(cè)試,軟件工程;1.鐘聲(1962-),男,漢族,江西人。海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授。主要研究方向:計(jì)算機(jī)算法,軟件工程;2.黃成(1970-),男,漢族,海南文昌人。海南師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授。主要研究方向:教育技術(shù)。

      海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):808154)

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