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基于模型的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試方法研究

成靜1，2，朱怡安1，張濤2，周文強(qiáng)2，李坤2，王海鵬1

(1．西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西西安710072; 2．西北工業(yè)大學(xué)軟件與微電子學(xué)院，陜西西安710072)

摘要:在分析研究移動(dòng)應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出一種基于測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試方法。該方法的主要特點(diǎn)是能夠生成所有移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試環(huán)境，并可根據(jù)其測(cè)試價(jià)值進(jìn)行排序和選擇，從而能提高測(cè)試效率，降低測(cè)試成本，減少測(cè)試時(shí)間。

關(guān)鍵詞:測(cè)試模型與分析;兼容性測(cè)試;移動(dòng)應(yīng)用測(cè)試;移動(dòng)測(cè)試環(huán)境

近年來(lái)，移動(dòng)應(yīng)用在通信、娛樂(lè)、新聞、商業(yè)、金融等各個(gè)行業(yè)均取得了快速發(fā)展。預(yù)測(cè)到2014年，全球移動(dòng)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將高達(dá)3 300億美元，而移動(dòng)應(yīng)用測(cè)試技術(shù)已成為急待研究的問(wèn)題之一。由于移動(dòng)設(shè)備特征和環(huán)境的差異性，需要進(jìn)行充分的兼容性測(cè)試。然而移動(dòng)設(shè)備多達(dá)上萬(wàn)種，如何選擇合適的移動(dòng)設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境，是當(dāng)前兼容性測(cè)試迫切需要解決的難題之一［1］。

雖然，已有一些論文針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用的測(cè)試方法進(jìn)行研究，但對(duì)與兼容性測(cè)試相關(guān)的研究仍較少。文獻(xiàn)［2］研究了針對(duì)Android碎片的兼容性測(cè)試方法。文獻(xiàn)［3］提出一種綜合考慮設(shè)備特征覆蓋率和設(shè)備市場(chǎng)份額的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試策略。目前，移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試仍主要依靠測(cè)試人員經(jīng)驗(yàn)。為此，本文提出了一種基于模型的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試方法，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證分析。

1　語(yǔ)義樹(shù)模型

語(yǔ)義樹(shù)是一種多層次樹(shù)形模型，可以用于移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試建模［4］。在語(yǔ)義樹(shù)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)用來(lái)描述一種測(cè)試特征，節(jié)點(diǎn)之間的鏈接則可用于描述測(cè)試特征之間的語(yǔ)義關(guān)系。于是，可以將一個(gè)兼容性測(cè)試語(yǔ)義樹(shù)定義為三元變量(N，E，R)。其中

1) N是一組語(yǔ)義樹(shù)節(jié)點(diǎn)，包括葉子節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)用于表示移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境特征。

2) E是一組節(jié)點(diǎn)之間的連接，每個(gè)連接包括一個(gè)父節(jié)點(diǎn)和它的一個(gè)子節(jié)點(diǎn)。每個(gè)連接描述了父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間的語(yǔ)義關(guān)系。

3) R是一組關(guān)系。R有一個(gè)語(yǔ)義標(biāo)簽，描述父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的語(yǔ)義關(guān)系。這里，定義了4個(gè)語(yǔ)義標(biāo)簽: EOR，AND，SELECT－1，and SELECTM。圖1給出語(yǔ)義關(guān)系示例，表1詳細(xì)描述語(yǔ)義關(guān)系。

為了支持移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試分析，本文在語(yǔ)義樹(shù)模型基礎(chǔ)上，提出了語(yǔ)義生成樹(shù)概念。下面給出其定義。在圖1中，給出一個(gè)語(yǔ)義樹(shù)，以及其生成樹(shù)的例子。

語(yǔ)義生成樹(shù)是指根據(jù)語(yǔ)義關(guān)系，由語(yǔ)義樹(shù)派生出的子樹(shù)，上述4種語(yǔ)義關(guān)系所對(duì)應(yīng)的派生規(guī)則分別是:

1)對(duì)于每個(gè)具有AND關(guān)系的父節(jié)點(diǎn)，必須包含它的所有子節(jié)點(diǎn)以及它們的連接。

2)對(duì)于每個(gè)具有EOR關(guān)系的父節(jié)點(diǎn)，必須且只能包含其中一個(gè)子節(jié)點(diǎn)以及它的連接。

3)對(duì)于每個(gè)具有SELECT－1關(guān)系的父節(jié)點(diǎn)，必須且只能包括其中一個(gè)子節(jié)點(diǎn)以及它們相應(yīng)的連接。

4)對(duì)于每個(gè)具有SELECT－M關(guān)系的父節(jié)點(diǎn)，必須包括它的M個(gè)子節(jié)點(diǎn)以及它們相應(yīng)的連接。

表1　語(yǔ)義關(guān)系說(shuō)明表

圖1　語(yǔ)義樹(shù)及其生成樹(shù)示例

2　測(cè)試價(jià)值語(yǔ)義樹(shù)模型

基于語(yǔ)義樹(shù)模型的兼容性測(cè)試方法，通過(guò)其生成樹(shù)集合能夠獲得所有的兼容性測(cè)試環(huán)境配置。但所生成的兼容性測(cè)試配置環(huán)境，數(shù)量巨大，而其中一些測(cè)試環(huán)境對(duì)移動(dòng)應(yīng)用兼容性的測(cè)試價(jià)值可能很低。因此，需要研究?jī)?yōu)化策略和方法，以減少測(cè)試環(huán)境數(shù)量，提高測(cè)試效率。

2. 1測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型

影響移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試的環(huán)境特征很多，如移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)、移動(dòng)設(shè)備硬件特征、本地API接口等，每個(gè)移動(dòng)特征可能包含多個(gè)特征值。但是，由于各個(gè)移動(dòng)應(yīng)用的功能、架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境不盡相同，各個(gè)移動(dòng)特征和特征值對(duì)其兼容性的影響，即其引發(fā)移動(dòng)應(yīng)用故障的概率也可能不同。例如，對(duì)Skype應(yīng)用，就其攝像頭分辨率特征而言，分辨率越高，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也越多，越容易引起故障。因此，其特征值為200萬(wàn)像素相對(duì)于30萬(wàn)像素，會(huì)具有更高的測(cè)試價(jià)值。

因此，在為移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試環(huán)境建模時(shí)，需要綜合考慮特征和特征值對(duì)兼容性測(cè)試的價(jià)值。為此，本文在移動(dòng)應(yīng)用兼容性語(yǔ)義樹(shù)模型中，增加了價(jià)值權(quán)重因子。圖3為移動(dòng)應(yīng)用Skype兼容性測(cè)試權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型，其中根據(jù)該特征對(duì)移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試的價(jià)值和重要性，即該特征引發(fā)移動(dòng)應(yīng)用安裝運(yùn)行的兼容性的故障概率與危害性，給其賦予價(jià)值權(quán)重因子w。

例如，在Skype應(yīng)用測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型中，其網(wǎng)絡(luò)連接下的，wifi的測(cè)試價(jià)值為0. 5，而網(wǎng)絡(luò)連接的測(cè)試價(jià)值設(shè)定為0. 9。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)連接比wifi的帶寬更低，網(wǎng)絡(luò)更不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)的兼容性問(wèn)題更多。這里，我們對(duì)所有的語(yǔ)義樹(shù)模型節(jié)點(diǎn)設(shè)定其測(cè)試價(jià)值權(quán)重因子，在表2中給出其約束規(guī)則:

表2　權(quán)重因子約束規(guī)則表

在語(yǔ)義樹(shù)模型中，對(duì)每一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，按照其價(jià)值權(quán)重排序，價(jià)值權(quán)重大的排在左邊，重構(gòu)移動(dòng)應(yīng)用的語(yǔ)義樹(shù)模型為價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型，該價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型是一個(gè)有序樹(shù)。例如對(duì)于Skype應(yīng)用，根據(jù)其功能與兼容性測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，為其各個(gè)非根節(jié)點(diǎn)定義其價(jià)值權(quán)重，其權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型如圖3所示，其價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)實(shí)例如圖4所示。

圖2　Skype兼容性測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型

圖3　Skype兼容性測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)實(shí)例

2. 2語(yǔ)義生成樹(shù)測(cè)試價(jià)值計(jì)算

基于價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型，可以獲得其所有的價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)。對(duì)每個(gè)價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)，可以遞歸計(jì)算其最終的測(cè)試價(jià)值。

首先，根據(jù)子節(jié)點(diǎn)測(cè)試價(jià)值計(jì)算其父節(jié)點(diǎn)測(cè)試價(jià)值。這里，假設(shè)父節(jié)點(diǎn)為F，并設(shè)它共有N個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別為S1，S2，…Sn;每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的測(cè)試價(jià)值權(quán)重分別為w1，w2，…wn;其測(cè)試價(jià)值分別為v1，v2，…vn。則父節(jié)點(diǎn)F的測(cè)試價(jià)值V可由下式算出:

即父節(jié)點(diǎn)的測(cè)試價(jià)值為其所有子節(jié)點(diǎn)測(cè)試價(jià)值與測(cè)試權(quán)重之積的和，最大為1。

對(duì)于價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)的葉子節(jié)點(diǎn)，其測(cè)試價(jià)值的缺省值為1。

這樣通過(guò)遞歸計(jì)算，最終可以得到測(cè)試權(quán)重語(yǔ)義生成樹(shù)根節(jié)點(diǎn)的測(cè)試價(jià)值，即是該語(yǔ)義生成樹(shù)的測(cè)試價(jià)值。例如，在圖4中，對(duì)節(jié)點(diǎn)RAM的測(cè)試價(jià)值，根據(jù)其子節(jié)點(diǎn)3G的測(cè)試價(jià)值1和價(jià)值權(quán)重0. 6計(jì)算為0. 6;對(duì)節(jié)點(diǎn)Hardware的測(cè)試價(jià)值，則根據(jù)其子節(jié)點(diǎn)RAM、Camera和Display的測(cè)試價(jià)值和價(jià)值權(quán)重計(jì)算為0. 88;最終計(jì)算的生成樹(shù)價(jià)值權(quán)重為0. 94。

通過(guò)上述方法，可以計(jì)算所有語(yǔ)義生成樹(shù)的測(cè)試價(jià)值，并按照測(cè)試價(jià)值對(duì)其排序。在兼容性測(cè)試時(shí)，可以根據(jù)測(cè)試資源，優(yōu)先測(cè)試價(jià)值高的測(cè)試環(huán)境，而略去測(cè)試價(jià)值低的測(cè)試環(huán)境，以期節(jié)約測(cè)試資源，降低測(cè)試成本，提高測(cè)試效率。

3　實(shí)例驗(yàn)證研究

為了驗(yàn)證本文方法的有效性，對(duì)Skype、Yelp 2個(gè)移動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行了基于Android平臺(tái)的兼容性測(cè)試。首先，分別對(duì)這2個(gè)移動(dòng)應(yīng)用建立其測(cè)試價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)模型，然后分別計(jì)算各生成樹(shù)的測(cè)試價(jià)值，并進(jìn)行排序。再選擇測(cè)試價(jià)值＞0. 7的測(cè)試環(huán)境，構(gòu)成價(jià)值權(quán)重語(yǔ)義樹(shù)兼容性測(cè)試環(huán)境集。同時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為兩個(gè)應(yīng)用分別選擇相同數(shù)量的兼容性測(cè)試環(huán)境，構(gòu)成相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境集。最后在兩組測(cè)試環(huán)境上，分別執(zhí)行同一組的測(cè)試用例，表3為最終測(cè)試結(jié)果。

表3　實(shí)例測(cè)試結(jié)果

根據(jù)語(yǔ)義樹(shù)模型，能夠獲得所有兼容性測(cè)試環(huán)境，而通過(guò)測(cè)試價(jià)值權(quán)重，能夠優(yōu)先測(cè)試高價(jià)值的測(cè)試環(huán)境，以提高測(cè)試效率，降低測(cè)試成本。由表3易見(jiàn)，相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)測(cè)試方法，本文測(cè)試方法能夠發(fā)現(xiàn)更多移動(dòng)應(yīng)用兼容性缺陷，使測(cè)試工作更為有效。

4　結(jié)論

目前，我國(guó)對(duì)移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試的研究仍處于初期階段，系統(tǒng)有效的方法尚不多見(jiàn)。本文構(gòu)建了一種基于測(cè)試價(jià)值語(yǔ)義樹(shù)模型的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試方法。該方法首先通過(guò)生成樹(shù)算法獲得所有兼容性測(cè)試環(huán)境。然后基于測(cè)試價(jià)值進(jìn)行排序和過(guò)濾，能夠有效提高測(cè)試效率，降低測(cè)試成本。下一步將設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)自動(dòng)、可視化的移動(dòng)應(yīng)用兼容性測(cè)試工具，并開(kāi)展更多的實(shí)例驗(yàn)證研究。

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A Model Based Compatibility Testing Method for Mobile Application

Cheng Jing1，2，Zhu Yi'an1，Zhang Tao2，Zhou Wenqiang2，Li Kun2，Wang Haipeng1

(1．Department of Computer Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China 2．Department of Software Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China)

Abstract:With the rapid development of mobile application's market，how to efficiently test and verify the quality of mobile applications has become one research focus in current academia and industry．In particular，due to the types of mobile devices，technology updates faster; how to test compatibility for mobile applications is an urgent problem．We propose a new mobile application testing method based on testing-value-weight semantic tree model．The method can drive all testing environments of mobile applications and then rank and select appropriate environments with the testing values．The experiments have proved the feasibility of the proposed method，which can reduce the amount of compatibility testing environmental configuration，thus improving the efficiency of testing and reducing the testing cost and time．

Key words:calculations，cost reduction，efficiency，experiments，mathematical models，semantics，software testing; compatibility test，mobile app testing，mobile testing，testing model

作者簡(jiǎn)介:成靜(1982—)，女，西北工業(yè)大學(xué)博士研究生，主要從事軟件測(cè)試及軟件安全性研究。

收稿日期:2014-09-28基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(61103003)、航天科技支撐計(jì)劃(2014HTXGD)、西北工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)研究基金(2012JC2016)與航空科學(xué)基金(20120718005)資助

文章編號(hào):1000-2758(2015) 02-0337-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):TP311