（计算机应用技术专业论文）测试用例利用技术研究.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘要 软件测试作为保证软件质量的重要手段，测试用例的设计对软 件测试的成败起着至关重要的作用。然而由于软件测试用例的设计 在很大程度上依赖于测试人员的个人经验，测试用例的编写格式也 随着编写人员的变化而不同，给测试带来了很大的盲目性，导致软 件质量得不到保证。 针对以上问题，论文对软件测试用例的复用进行了研究，描述 了面向复用的测试用例建立的一般流程，提出了面向复用的测试用 例模型。对x m l 语言进行研究分析，采用x m ls c h e m a 描述面向复 用的测试用例模型为面向复用的测试用例提供了统一的描述框架规 范。最后，分析面向复用的测试用例模型中的各种可复用资源及其 相互关系，根据可复用资源之间复用的不同粒度，提出了包含、组 合、继承和扩展四种复用方式。 可复用性是面向复用的测试用例的一个重要特征。因此，论文 提出了复用度概念；定义了静态复用度公式，用于计算面向复用的 测试用例及其可复用资源的复用度；分析了面向复用的测试用例的 复用过程；提出了动态复用度算法。 为了衡量面向复用的测试用例的可复用性，建立了面向复用的 测试用例评价体系。在该评价体系的基础上，构建了面向复用的测 试用例的可复用性量化的评价模型。最后，设计了一个面向复用的 测试用例的复用案例。结果证明，面向复用的测试用例的复用缩短 了测试用例的设计时间，减少了溅试用例的设计错误，提高了测试 效率。 关键词：软件；软件测试；测试用例；复用；测试用例模型；评价 模型 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 a b s tr a c t s o f t w a r et e s t i n gi sav e r yi m p o r t a n tm e a n st oa s s u r et h eq u a l i t yo f s o f t w a r e c h o o s i n gap r o p e rt e s t c a s ep l a y sav i t a lr o l ei nt h e t e s t h o w e v e r t h ep e r s o n a le x p e r i e n c eo ft h et e s t e ri sd e p e n d e dm u c ho n d u r i n gt h ed e s i g n i n go fat e s t c a s ea n dd i f f e r e n tt e s tc a s ec o m p i l i n g f o r m a t sa r ec o m p i l e do u tb yd i f f e r e n t t e s t e r s s ob i gb l i n d n e s si s b r o u g h ti nt h et e s ta n ds o f t w a r eq u a l i t yi sn o tc o n s e q u e n t l ya s s u r e d t h es o f t w a r et e s tc a s er e u s ei ss t u d i e d t or e s o l v et h ea b o v e p r o b l e m s 。t h eg e n e r a l c o u r s eo fe s t a b l i s h i n gr e u s a b l et e s t c a s e sl s d e s c r i b e d r e u s eo r i e n t e dt e s tc a s em o d e l ，am o d e l o ft e s tc a s e d e s i g ni sp r o p o s e d x m l i sa n a l y z e da n ds t u d i e d x m ls c h e m ai su s e d t od e s c r i b et h e m o d e lo fr e u s eo r i e n t e dt e s tc a s e t h e u n i f i e d d e s c r i p t i o nf r a m e w o r ks t a n d a r di sp r o v i d e d f i n a l l y ，i n t h em o d e lo f r e u s eo r i e n t e dt e s tc a s e ! r e u s a b l er e s o u r c e sa n dt h e i rr e l a t i o n s a r e a n a l y z e d f o u rr e u s i n g m e c h a n i s m sa r ed e f i n e di n c l u d i n gi n c l u s i o n ， c o m b i n a t i o n ，i n h e r i t a n c ea n de x p a n s i o n ，a c c o r d i n gt ot h er e u s a b i l i t yo f r e u s a b l er e s o u r c e sw i t hd i f f e r e n tg r a n u l a r i t i e s r e u s a b i l i t y i sa ni m p o r t a n tf e a t u r eo f t h er e u s eo r i e n t e dt e s t c a s e t h e r e f o r e ，r e u s a b l ed e g r e ei sp r o p o s e d ；s t a t i cr e u s a b l ed e g r e e f 6 r m u l a sa r ed e f i n e d ，w h i c ha r eu s e dt oc a l c u l a t et h er e u s a b l ed e g r e e o ft h er e u s eo r i e n t e dt e s tc a s ea n dr e u s a b l er e s o u r c e s ；p r o c e s so ft h e r e u s eo r i e n t e dt e s tc a s er e u s ei sa n a l y z e d ；d y n a m i cr e u s a b l ed e g r e e a r i t h m e t i ci sp r o p o s e d i no r d e rt om e a s u r et h er e u s a b i l i t yo ft h e r e u s eo r i e n t e dt e s t c a s e e v a l u a t i o ns y s t e mo ft h er e u s eo r i e n t e dt e s tc a s ei s e s t a b l i s h e d b a s e do nt h ee v a l u a t i o ns y s t e m ，a ne v a l u a t i o nm o d e lo fm e a s u r e m e n t f o rr e u s eo r i e n t e dt e s t c a s er e u s a b i l i t yi sf o u n d f i n a l l y ，a n e x p e r i m e n t o f t h er e u s eo r i e n t e d t e s tc a s er e u s e i s d e s i g n e d 哈尔滨t 稗大学硕十学位论文 e x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a t t h er e u s eo r i e n t e dt e s tc a s er e u s e r e d u c e st h ed e s i g nt i m ea n dd e s i g np r o b l e m so ft e s tc a s e s ，i m p r o v et h e t e s te f f i c i e n c y k e y w o r d s ： s o f t w a r e ；s o f t w a r et e s t ；t e s tc a s e ；r e u s e ；t e s tc a s em o d e l ； e v a l u a t i o nm o d e l 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：毫月正艿 日期： 匀年弓月胁日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文( 留在授予学位后即可口在授予学位1 2 个月后 口 解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部f 作者( 签字) ：吉日正隽 日期：卯7 年；月f 日 2 哈尔滨t 稃人学硕十学位论文 第1 章绪论 本章首先对论文选题的理由和背景进行总结和归纳，然后对目 前国内外在相关领域的研究动态进行描述，主要包括软件测试和测 试复用两个方面。最后介绍了本论文的研究内容和结构安排。 1 1研究背景和意义 信息技术的飞速发展，使软件产品更广泛地应用到各个领域， 软件产品的质量自然成为人们关注的焦点。质量不佳的软件产品不 仅会使开发商的维护费用和用户的使用成本大幅增加，在一些关键 应用中还可能造成灾难性后果。因此软件产品的质量和可靠性需要 得到保障。 软件测试是指使用人工或者自动的手段来运行或检验某个软件 产品系统的过程，其目的是在于检验软件是否满足规定的需求或者 弄清预期的结果与实际结果的区别。软件开发的目的是开发出实现 用户需求的高质量、高性能的软件产品，软件测试以检查软件产品 内容和功能特性为核心，是软件质量保证的关键步骤，也是成功实 现软件开发目标的重要保障。 然而软件测试是一项繁琐而复杂的工作，近年来虽然软件测试 有了较大的发展，但仍无法满足当今软件开发的实际需要。因此， 满足软件开发的实际需要是提高软件测试的有效性，以确保软件系 统的质量，也是软件测试研究人员所追求的目标。 在软件测试过程中，测试用例( t e s tc a s e ) 的选择对软件测试 的成败起着至关重要的作用，测试用例设计的基本目的是确定一组 最有可能发现某个错误或某类错误的测试数据，实现系统对某个功 能的测试。测试用例设计过程约占整个测试过程的6 0 ，其结果直 接影响测试的质量和效果。由于时间和费用的问题不可能进行穷举 测试。所以，测试用例的设计人员必须用最少量的测试用例，来发 1 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 现最大量的可能性错误。提高测试效率、降低测试成本，是测试用 例的设计者的目标或努力的方向。 然而，软件测试技术的发展还不是很成熟，软件测试用例的设 计在很大程度上依赖于测试人员的个人经验，给测试带来很大的盲 目性，从而导致软件测试结果的重现性差，不同的测试人员对同一 个软件的测试结果有时是不同的，使软件测试的质量得不到保证。 针对当前软件测试存在的困难，可以从测试用例的复用方面进 行考虑。简单来讲，测试用例复用就是把一个已有的软件测试用例 在新的软件测试中使用，或在软件做出修改后再在修改后的软件测 试时使用，也包括在相似软件间进行一定的选择后使用。这里的复 用主要包括测试用例的设计思想、具体内容、执行步骤，以及测试 过程中产生的信息在新的软件测试中的使用。通过测试用例的复用 不仅解决了新测试人员经验不足的问题，又能节省用于测试用例开 发的时间、精力和财力，从而能够最大限度的提高测试用例的使用 效率，缩短测试时间，提高测试效率。 当然，实现测试用例的复用尚有许多困难，尚需要解决一系列 的技术问题，需要有一个系统化的方法和实现的途径，这正是本论 文要研究和解决的问题。 1 2国内外研究现状 1 2 1软件测试的研究现状 在整个软件生存期的各个阶段都贯穿着人的直接和间接的干 预，然而人的工作和交流都不可能完美无缺，出现错误是难免的。 同时，随着计算机所控制的对象的复杂程度不断提高和软件功能的 不断增强，软件的规模也在不断增大。例如w i n d o w s n t 操作系统的 代码大约有3 2 0 0 万行【2 】。因此，人们在软件的设计阶段所犯的错误 是导致软件失效的主要原因，软件复杂性是产生软件缺陷的重要的 根源【3 】。 软件测试作为软件质量保证活动的关键步骤，是软件工程产品 2 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 的一个重要阶段，是在软件投入使用前，对软件需求分析、设计和 编码以及各阶段产品的最终检查，是为了检测软件错误，修正软件 错误，从而保证软件产品的正确性、完全性和一致性的过程。软件 开发的目的是开发出实现用户需求的高质量、高性能的软件产品， 软件测试以检查软件产品的内容和功能特性为核心，是成功实现软 件开发目标的重要保障【4 1 。 目前软件测试的现状主要呈以下几个特点【s 】。 ( 1 ) 测试与开发相融合。软件测试与开发过程的其他阶段不再 是串行工作方式，而是与整个开发过程并行进行。全过程测试不仅 可以有效降低产品的质量风险，而且还可以提前对软件产品缺陷进 行规避，这不仅缩短了对缺陷的反馈周期和整个项目的开发周期， 而且也大大降低了对软件产品的维修和维护费用，对于软件产品的 整个生命周期都有很重大的意义。例如：s y s t e m i ce v o l u t i f 公司在 9 0 年代提出了w 模型，该模型很好解决了错误发现的越早，发现和 解决错误的代价越小，风险越小。前置测试模型是由r o h mf g o l d s m i t h 等人提出的，是一个将测试和开发紧密结合的模型，它包括两 项测试计划技术【引，其中的第一项技术是开发基于需求的测试用例， 第二项技术是定义验收标准。 ( 2 ) 软件进行易测试性设计。软件易测试性设计是在软件的设 计和编码中考虑测试问题，它借鉴了硬件易测试性设计的思想，帮 助软件开发者在软件中嵌入测试信息，开发具有自测试能力且能够向 外界提供相应测试信息的软件。软件易测试性设计的目的是在不增 加或者少增加软件复杂性的基础上将易于测试的原则融合到设计和 编码之中1 7 。软件的易测试性设计方法包括d b c ( d e s i g nb y c o n t r a c t ) 、内建式测试和内建式自测试等几种方法。例如：提供断 言检查支持的j a v a 程序包，如s u nj d k l l4 ；嵌入合约的j a v a 源 程序进行预处理，将其转换为含有合约检查的程序，如i c o n t r a c t t s 】和 j a s s ；利用与j a v a 虚拟机的低级通信将合约在执行时刻快速插入的 系统，如j m s a s s e r t t7 9 1 0 】。 ( 3 ) 更充分、更频繁的利用自动化测试工具。软件测试逐步发 1 哈尔滨： 释入学硕十学位论文 展成为软件开发每一阶段都有进行而且需要反复进行测试，例如： 版本更新后一些模块可能要重新测试：单元测试、集成测试和确认 测试之间的测试用例的复用问题；在性能测试中，创建多用户并发 执行问题和场景设置问题。所以软件测试中需要大量的机械地、重 复地、非智力地工作，自动化测试的引人和推广是不可避免的趋势。 目前比较流行的软件测试工具软件有w e b 测试工具：m e r c u r y i n t e r a c t i v e 的w i n r u n n e r ，q t p 和l o a d r u n n e r ，i b mr a t i o n a l 的r o b o t ， c o m p u w a r ec o m p a n y的q a r u n 等；嵌入式测试工具有 a t t o l t e s t w a r e 公司的a t t o l t e s t w a r e ，m e t r o w e r k s 公司的 c o d e t e s t 等；数据库测试工具有l o g i c w o r k s 公司的t e s t b y t e s 等： 内存泄漏测试工具有i b mr a t i o n a l 的p u r i f y ，华唐公司的i n s u r e + + 等；协议测试工具有s p i r e n t 公司的a b a c u s 系列等；网络路由测试 工具有s p i r e n t 公司的s m a r t b i t 等。 ( 4 ) 软件测试技术与不断出现的新技术相适应。软件开发技术 日新月异，从最初的面向过程到面向对象，到现在的组件式开发， 网络的应用把单纯的单机应用扩展到分布式计算，开发方式也从传 统的瀑布模式到现在的x p ( e x t r e m ep r o g r a m m i n g ) 、r u p ( r a t i o n a l u n i f i e dp r o c e s s ) 。各种新的开发技术层出不穷，相应的对每一个新 的开发技术必然要求有新的测试技术与之相适应。例如：m j h a r r o l d t ，】和b yt s a i z2 1 提出了在面向对象程序中实施数据流测试 的方法；d k u n g 等人 13 1 运用对象状态图对类程序进行建模表示，并 通过构造测试树生成测试用例；r k d o o n g t l 4 1 和t h t s e 1 5 1 从基于 公理的形式推理的角度来生成类测试用例，判断类程序是否按照预 期的规格说明进行实现等；w uy e 等用组件交互图束表示接口和事 件的直接关系，把c i g 图作为输入，用深度优先算法得到需求测试 路径集合1 ；b e y d e d a 和g r u h n 利用组件软件流图来测试组件软件 d t ，该方法根据软件需求和源代码信息生成流图，借助已有的结构 测试技术生成测试用例等。 4 哈尔滨 ：程人学硕十学位论文 q t 1 2 2 测试复用的研究现状 目前国内外对测试复用的研究主要从可复用测试资源的生成、 管理和使用三个方面展开。 ( 1 ) 可复用测试资源( 原文中是资产，以下相同) 的生成。可 复用测试资源的生成方面研究最深入的是面向复用的测试用例的生 成。徐仁佐等从测试用例的分类着手，针对其具有的共性以及面向 对象语言的特点，构造了一个面向对象系统测试用例生成模型，在 理论上讨论了通过使用统一的调用模式，以达到测试用例复用的目 的f 1 8 l 。邵正隆等提出了一种面向复用的软件测试设计模型r o t d m ， 该方法可以有效地提高测试资源的复用，从而达到提高测试效率的 目的【- 们。 ( 2 ) 可复用测试资源的管理。当软件生产趋于自动化时，测试 也需要自动化，而使得测试能够自动化的一个可行方法就是在测试 中溶入复用思想。张海飞提出了在测试流程模型中引入测试构件库 的思想【2 0 】。该测试构件库依据构造软件构件库的思路，结合了软件 测试的特点，以测试对象、测试功能、测试策略、表示方法和测试 环境为刻面刻画测试构件。 ( 3 ) 可复用测试资源的使用。不同的测试资源具有不同的复用 方式，对复用机制的研究针对不同的情况提出了多种复用方法。 j o n g s e o kk i m t 2 1 1 提出了复用测试结果的方法，该方法提出了一种重用 软构件的全新方式，使用该方法，可以自动判断软件构件在被重用 前是否需要重新测试：j e h a da id a l l a la n dp a u ls o r e n s o n 提出基于面 向对象框架接口类的测试用例复用，在配置框架时，不需要每次都 产生测试用例集，提高了软件产品的可维护性 2 2 1 ；l o n n g r e n 描述了 一个测试复用工具的实现 2 3 1 ；g u e r r i e r i e 提出了基于x m l 的软件文 档复用【2 4 】。 软件测试的复用可以提高软件测试效率，缩短软件测试周期、 降低软件测试费用，提高软件测试的可靠性。同时还能解决测试人 员经验不足的问题，使得他们在测试过程中通过复用原有的测试资 哈尔滨t 程人学硕十学位论文 源，迅速提高自己的测试经验。但是，测试复用也存在一些问题【2 5j 。 ( 1 ) 每个人的设计测试用例不同，没有统一的规范； ( 2 ) 被测系统之间的差异，怎样做到测试用例在其它系统中适 用或做很少的修改就能适用； ( 3 ) 测试用例达到定的数量，怎样才能支持有效复用； ( 4 ) 如何有效的检索复用的测试用例。 1 3 论文主要工作 论文主要是围绕实现有效的测试用例复用展开，主要的研究工 作包括以下几个方面。 ( 1 ) 在研究软件测试和测试复用的基础上，给出设计面向复用 的测试用例的一般流程。分析设计过程中的可复用资源及其相互关 系，构建面向复用的测试用例模型。 ( 2 ) 在面向复用的测试用例模型的基础上，讨论了面向复用的 测试用例模型及其可复用资源的复用问题，分析并解决复用度的计 算等问题。 ( 3 ) 在研究面向复用的测试用例的可复用性问题上，给出一个 面向复用的测试用例评价指标体系，为了对面向复用的测试用例的 可复用性进行量化，提出了面向复用的测试用例的评价模型。 1 4 论文组织结构 论文的结构安排如下： 第l 章阐述了软件测试复用的研究背景和意义，总结了软件测 试和测试复用的国内外研究现状并提出了本课题的研究内容，最后 阐述了论文的主要工作和内容安排。 第2 章阐述了软件测试和测试复用的相关理论和技术，分析了 软件测试的不确定性问题及解决方案，讨论了软件测试复用的优点 与难点。 第3 章给出了设计面向复用的测试用例的一般流程，提出了面 6 哈尔滨丁稃大学硕十学何论文 向复用的测试用例模型，并用x m ls c h e m a 描述面向复用的测试用 例模型，讨论了面向复用的测试用例模型中的可复用资源的复用机 制。 第4 章定义了面向复用的测试用例的复用度的计算公式和算法， 提出了面向复用的测试用例的评价指标体系和评价模型。 第5 章针对具体的软件设计面向复用的测试用例案例，说明采 用基于面向复用的测试用例模型的设计方法和结果，并对结果进行 了简要分析。 最后，在结论中对论文的研究工作进行了总结，指出了目前研 究中还存在的一些问题，给出了下一步工作的研究方向。 哈尔滨r 程大学硕士学位论文 第2 章相关理论和技术 2 1 软件测试技术 软件测试是软件开发过程中的一个重要的环节，是保证软件质 量和可靠性的重要手段。在软件开发的过程中，软件开发的每个阶 段都有可能产生误解或差错。因此，要求通过每个阶段的技术审查、 走查、测试实施等能够尽早、尽量地发现软件中存在的错误并将其 排除。软件测试就是在软件投入运行使用之前，对软件需求分析、 设计规格说明、编码实现的最终复审，贯穿于软件定义与开发的整 个期间。 2 1 1软件测试的目的 早期的软件定义指出软件测试的目的是为了寻找错误，并且尽 最大的可能找出最多的错误，例如：g l e nm y e r s 对测试的定义“程 序测试是为了发现错误而执行程序的过程”。 g l e n f o r dj m y e r s 就软件测试的目的提出了以下观点。 ( 1 ) 测试是程序的执行过程，目的在于发现错误； ( 2 ) 一个好的测试用例在于能发现至今为止尚未发现的错误的 用例； ( 3 ) 一个成功的测试是指揭示了至今为止尚未发现的错误的测 试。 b i l lh e t z e l 提出了测试的目的不仅仅是为了发现软件缺陷与错 误，而且也是对软件质量进行度量和评估，以提高软件的质量1 2 6 1 。 总之，软件测试的目的是设计这样的测试，以最少的人力、物 力和时间找出软件中潜在的各种错误和缺陷，通过修正各种错误和 缺陷提高软件质量回避软件发布后由于潜在的软件缺陷和错误造成 的隐患所带来的风险。 哈尔滨：l ：稗人学硕十学位论文 2 1 2软件测试的原则 软件测试是为了寻找软件的错误与缺陷，评估与提高软件的质 量，因此软件测试应该遵循一定的原则。 ( 1 ) 所有的软件测试应该追溯到用户的需求。这是因为软件测 试的目的是完成用户预定的任务，而软件测试揭示的错误和缺陷使 软件达不到用户的目标，满足不了用户需求1 2 7 。 ( 2 ) 应当把“尽早和不断地测试”作为开发者的座右铭1 2 7 。由 于软件的复杂性和抽象性，在软件的整个生命周期中都可能产生错 误；同时，测试是需要成本的，越是测试后期，为发现错误和缺陷 所付出的代价就越大。 ( 3 ) 程序员应该避免检查自己的程序。基于心理因素，人们认 为揭露自己程序中的问题是一件不愉快的事情，不愿意否认自己的 工作；由于思维定势，编程者难于发现自己的错误【z ，l 。因此，应由 客观、公正、严格的独立部门或者机构来完成测试工作。 ( 4 ) 完全测试是不可能的，测试需要终止。在有限的时间和资 源的条件下，找出所有的错误和缺陷是不可能的，主要有三个原因 1 2 7 1 。输入量太大；输出结果太多；路径组合太多。 ( 5 ) 测试无法证明软件没有错误。进行测试是可以查找并报告 发现错误和缺陷，但是不能保证软件的错误和缺陷全部能找到，继 续迸一步测试可能还会发现一些，也只能证明软件存在错误而不能 证明软件没有错误。 ( 6 ) 注意测试中的错误群集现象。根据p a r e t o 原则【1 ，即测试 发现的错误中的8 0 很可能起源于程序模块中的2 0 ，找出容易出 错的2 0 的程序段进行集中测试，从而合理的分配有限的时间和资 源，最大限度的提高测试的效率。 ( 7 ) 设计测试用例时，应该考虑到合法的输入和不合法的输入， 以及各种边界条件，特殊情况下要制造极端状态和意外状态，比如 网络异常中断、电源断电等情况。 ( 8 ) 软件错误的跟踪管理。在实际的软件测试过程中，每个错 9 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 误都要经过测试、确认、修复、验证等管理流程，这是软件测试的 重要环节。 ( 9 ) 注意回归测试的关联性。修改一个模块的错误可能引起其 它模块的错误。 ( 1o ) 妥善保存一切测试过程文档。测试的重现性需要靠测试 文档。 2 1 3软件测试的策略 软件测试的策略是指在一定的软件测试标准、测试规范的指导 下，依据测试项目的特定环境约束而规定的软件测试的原则、方式、 方法的集合。测试策略为测试提供全局分析，并确定和参考所需的 测试文档与检查方法，贯穿于软件定义和开发的整个周期。 1 软件测试的测试过程 软件是由文档、数据以及程序组成的，那么软件的测试不仅 仅是程序进行的测试，而应贯穿于软件定义与开发的整个期间。 软件开发过程是一个自顶向下，逐步细化的过程。测试过程 则是按照相反的顺序自底向上，逐步集成的过程。下一级的测试 为上一级的测试准备条件。图2 1 表示了软件测试的四个步骤， 即单元测试、集成测试、确认测试和系统测试 2 6 1 。 图2 1 软件的测试过程 1 0 哈尔滨工程大学硕士学位论文 如图2 1 所示，首先是对模块进行单元测试，对源代码实现 的每一个程序单元进行测试，检查各个程序模块是否正确地实 现了规定的功能。然后，把已经测试过的模块组装起来，进行集 成测试，主要对于设计相关的软件体系结构的构造进行测试。确 认测试则是要检查已实现的软件是否满足了需求规格说明中确 定了的各种需求，以及软件配置是否完全、正确。最后是系统测 试，把已经经过确认的软件纳入实际运行环境中，与其他系统成 分组合在一起进行测试。 不同的软件开发过程对应的测试过程基本相同，只是针对不 同的开发语言的特点采用的测试方法不同。下面是对面向对象开 发的软件过程和基于组件开发过程的测试过程进行概述。 在面向对象软件测试中，最小的可测试单元是类和类的实 例，最小的可测试单位是封装的类或对象。因此，面向对象的软 件测试过程主要是类测试、集成测试和系统测试。其中类测试类 似于过程测试的单元测试。 由于组件的开发和一般的软件开发不同，主要是组件开发和 组件集成两个方面。因此，测试应该从组件开发者和组件用户两 个不同的角度考虑。组件开发者的测试主要就是单元测试和集成 测试；组件用户测试主要是验收测试。 2 基于结构的功能测试一一白盒测试 白盒测试是通过对程序的内部结构的分析、监测来寻找问 题。白盒测试可以把程序看成装在一个透明的白盒子里，也就是 清楚了解程序的内部结构和处理的过程，检查是否所有的结构及 路径都是正确的，检查软件的内部动作是否按照设计说明的规定 正常进行。 结构测试要求对程序的结构特性做到一定程度的覆盖，是一 种基于覆盖的测试，常用逻辑覆盖率来衡量测试的充分性。从覆 盖源程序语句的详尽程度分析，逻辑覆盖通常包括以下不同的覆 盖标准。 哈尔滨：l 程大学硕十学何论文 语句覆盖：设计足够多的测试数据，使被测程序的每个语句 都至少执行一次。语句覆盖是最弱的逻辑覆盖准则。 判定覆盖：设计足够多的测试数据，使被测程序的每个判定 的取真分支和取假分支都至少执行一次。判定覆盖又称分支覆 u n no 条件覆盖：设计足够多的测试数据，使被测程序的每个判定 的每个条件的可能取值都至少执行一次。 条件判定组合覆盖：设计足够多的测试用例，使得判断中的 每个条件的所有可能的真假值至少出现一次，并且每个判定本身 的判定结果也至少出现一次。 多条件覆盖：设计足够多的测试用例，使得每个判断中的各 种条件可能组合都至少出现一次。 路径覆盖：选择足够多的测试数据，使被测程序的每条可能 路径都至少执行一次。路径覆盖是最强的逻辑覆盖准则，但一般 是不可行的，因为一个具有多重选择和循环的程序，不同的路径 数目可能是一个天文数字。有选择地执行程序中某些具有代表性 的路径是比较可行的办法。 其它的白盒测试方法有控制流分析、数据流分析、逻辑覆盖、 域测试、符号测试、路径分析、程序变异等。 3 基于规范的功能测试一一黑盒测试 黑盒测试是通过软件的外部表现来发现其缺陷和错误。黑盒 测试是把测试对象看成一个黑盒子，完全不考虑程序的内部结构 和处理过程。黑盒测试是在程序界面处进行的测试，它只是检查 功能是否按照需求规格说明书的规定正常实现。 常用的黑盒测试法有等价类划分、边界值分析、故障推测法、 因果图、判断表驱动、正交实验法、场景法和功能图法等。 2 1 4软件测试用例 测试用例是为某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条 件以及预期结果，以便测试某个程序路径或核实是否满足某个特 1 2 哈尔滨r 程大学硕十学位论文 定需求，是整个软件测试工作的核心。测试用例体现了一定的测 试方案、方法、技术和策略，内容包括测试标识、测试项、测试 环境、测试功能、输入数据、测试步骤、预期结果等，并形成测 试用例文档。测试用例文档属于软件测试工作的指导性文件，测 试用例的优劣直接影响软件测试的质量。测试用例对测试工作的 控制和指导作用相当于设计文档对编码的指导作用，尤其在大系 统中表现出对系统测试的权威性 2 8 1 。 软件测试的目的是暴露软件的错误和缺陷，但是对软件进行 穷举测试是不可能的，为了节省时间和资源，提高测试效率，所 以在设计测试用例时要考虑易于发现错误的测试用例和数据。在 设计测试用例时应该注意以下几点。 ( 1 ) 测试用例设计的目标是尽可能地发现错误和缺陷，但 并不是测试用例设计的越多越好，要对其进行取舍，挑选在项目 允许的时间和人力、物力条件下，最有可能找出错误的测试用例。 ( 2 ) 设计测试用例时要避免不同的测试用例测试同一个功 能点的现象。 ( 3 ) 要充分考虑测试用例的复用性，设计测试用例时要尽 量独立、通用。 ( 4 ) 设计测试用例要完整，测试计划中要求测试的内容要 有相应的测试用例与其对应。 测试用例在软件测试中的作用主要有以下几种。 ( 1 ) 测试用例是进行软件测试的基础，在开始实施测试之 前设计好测试用例，可以避免盲目测试，并且提高测试效率。 ( 2 ) 测试用例的存在，使得软件测试的执行目的明确、重 点突出。 ( 3 ) 软件版本更新后，只需对设计好的测试用例进行少部 分的修改，便可被更新后的项目使用，降低工作强度，缩短项目 周期。 哈尔滨i ：稃大学硕十学位论文 ( 4 ) 功能模块的通用性和复用性使得软件易于开发，而测 试用例的通用性和复用性则会使软件测试易于开展，并随着侧试 用例的不断规范化测试效率也不断提高。 ( 5 ) 测试用例可以作为评估测试结果度量标准。通过对测 试结果分析整理可以修正软件的开发规则，为软件的可靠性提供 分析依据。 ( 6 ) 测试用例还可以作为分析缺陷的依据。通过分析错误 产生的原因可以发现当前开发工作所采用的软件过程的缺陷，利 于进行软件过程改进。 因此，设计好的测试用例是做好测试工作的关键。一个好的 软件测试用例不仅能够体现软件测试思想、技巧，而且要包含有 效的测试数据。结果以及测试过程纪录等。如果能有效地复用测 试用例的这些资源，将极大地提高软件测试的效率，降低测试成 本。 2 1 5 软件测试的不确定性及其解决途径 1 软件测试的不确定性 软件测试不确定性，。主要是指由于软件测试人员的能力达不 到规定的要求，软件测试的过程失去控制，从而导致软件测试结 果的重现性差，不同的测试人员对同一个软件的测试结果经常是 不同的【2 9 ，。导致软件测试不确定性的主要有四个方面的原因。 ( 1 ) 软件测试的立场。软件测试的目的是最大限度地发现 软件中存在的错误和缺陷，而不是为了证明软件没有错误和缺 陷。软件测试应该站在客户立场去测试软件，但是有些企业往往 为了争取进入市场的时间而站在开发者的立场去表明软件没有 错误【25 】。 ( 2 ) 软件测试人员的经验。软件测试在很大程度上依赖测 试人员的个人经验，有经验的测试人员知道测试步骤不同产生的 结果是不同的。目前普遍存在的“做不了开发，就去做测试”的 错误观点，使测试人员的素质不高，测试质量降低】。 1 4 哈尔滨一i ：稗大学硕+ 学位论文 ( 3 ) 软件测试的过程与管理。测试过程的质量决定了软件 测试的质量和有效性，软件测试过程的管理是保证测试过程的质 量、控制测试风险的重要活动。在实际情况中，往往是软件测试 没有一定的流程，例如：测试没有计划，随机进行：测试用例即 时构想，没有事先设计，更谈不上对软件测试过程进行监督了， 由此引发的结果是测试过程失控。 ( 4 ) 软件测试的结果。执行测试用例所得的实际测试结果， 特别是软件测试中发现的缺陷应该能够重现，为软件的维护和修 改提供依据。一个软件的功能是否正确和性能是否符合要求，是 在该软件采用的开发技术、运行环境和应用场景的三维坐标中显 现出来的，软件测试的结果应该对照软件的需求和软件测试的记 录而产生的。由于在软件测试过程中缺少详细的记录，往往使软 件测试报告缺乏充分的依据。 2 解决途径 软件测试的不确定性的解决途径有两方面，一方面从软件测 试工程化的研究着手，对软件测试过程进行建模。另一方面，从 软件测试的复用和测试知识的共享上解决测试人员经验不足的 问题，从而比较全面地解决了软件测试的不确定性问题。 ( 1 ) 软件测试工程化。软件测试是软件生命周期中的一个 子过程，对软件测试过程的规范化问题，越来越受到软件测试领 域专家的重视。软件测试工程化的研究始于19 9 6 年，从测试过 程的改进、测试组织测试度、测试评估程序到测试成熟度模型， 进行了一系列的研究。t h o m a sc s t a a b 在使用软件测试成熟度模 型改进软件测试过程的文章中，将软件测试成熟度模型( sw t m m ) 分为5 级，分别为t m m1 初始级、t m m 2 阶段定义级、 t m m 3 集成级、t m m 4 管理与度量级、t m m 5 优化缺陷预防和 质量控制级，为软件测试成熟度的评估提供了依据 3 0 ，。 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 i i i i i 软件测试工程化的主要思想是要求建立正式的测试组织，明 确测试的目标和测试流程，确定测试活动，对测试的过程和活动 进行监控，从而保证软件测试的质量。 ( 2 ) 软件测试的复用。针对当前软件测试过程和管理方面 存在的问题，在促进软件测试工程化的同时，将软件复用的思想 应用到软件测试过程中是一个有益的尝试。通过软件测试复用， 可以解决测试人员经验不足的问题，提高软件测试的效率，从而 比较全面地解决了软件测试的不确定性问题。本文正是基于这样 的背景，对软件测试用例的复用进行了研究。 2 2软件测试复用技术 在c o p p e rj o n e s 定义的可复用的十种软件制品中，测试信息的 复用是十分重要的一类，实现测试信息的复用对于改进软件测试质 量和效率将起到重要的作用。 2 2 1 软件测试中可复用资源 软件测试过程中存在丰富的可复用资源，表2 1 列出了可能的资 源并作了简要的说明，其中所罗列的可复用资源不是完整的，需要 一定的补充 ”】。表中的测试资源具有不同的抽象程度，抽象程度越 低，越易于规范化说明；抽象程度高的则只能采用文本描述。 表2 1 软件测试过程中的可复用资源 资源名称说明抽象程度 测试策略对于软件采取的整体测试设计，包括测试方高 法、测试流程、测试计划、测试验收方法等。 测试工具不一定包括t 具本身，但是必须有关于工具低 的简要说明，包括获取途径、适用范围、测 试能力、适用能力等 1 6 哈尔滨工程大学硕十学何论文 表2 1 软件测试过程中的可复用资源( 续) 资源名称说明抽象程度 测试指南用于指导测试者有步骤地进行测试工作，测低 试指南的复用意义在于指南模板的应用。 测试数据某些用于测试的数据是非常宝贵的，不仅要低 保留这些数据，还要说明数据的选取原因、 条件、数据结构等。 测试结果测试结果的复用意义在于测试评价的利用。一般 很多情况下，测试结果不是布尔量，而是一 个模糊函数。满意程度是经验性的，而经验 性最适合复用 测试用例为验证软件功能而设计的一系列操作，测试低 用例的复用意义在于通过复用测试用例验 证功能相同或者近似的功能模块，减少测试 用例的设计时间，提高测试效率。 2 2 2面向复用测试构件的软件测试模型 面向复用软件测试构件的软件测试模型比传统的软件测试模型 多了测试构件的生成和入库过程。采用面向复用软件测试构件的软 件测试模型见图2 2 1 3 ：, 3 ，】。 面向复用测试构件的软件测试模型描述了可复用测试构件 的生成过程和基于复用的测试构件生成过程。首先，对被测软件 进行分析，挖掘测试复用的机会，然后在测试构件库中查找可以 复用的测试构件，复用软件测试构件库中的测试构件生成对该软 件的测试方法，根据该测试方法对软件进行测试，生成测试结果。 对一个项目测试产生的测试资源要作为可复用的测试构件，必须 哈尔滨1 = 稃大学硕十学1 7 ：论文 对其进行抽象，使其与被测项目的相关度降到最低，在这个模型 中对测试过程中生成的测试方法和测试结果进行抽象，产生新的 可复用的构件存入测试构件库中。 图2 2 采用面向复用测试构件的软件测试模型 2 2 3软件测试复用的优点与难点 软件测试复用有以下几个优点。 ( 1 ) 解决测试人员的经验的不足； ( 2 ) 提高软件测试效率； ( 3 ) 缩短软件测试周期； ( 4 ) 降低软件测试费用； ( 5 ) 提高软件测试的可靠性。 实现软件测试复用的困难是不可忽视的，如果不能很好的意 识并解决以下这些问题，会使得软件测试工作事倍功半。 ( 1 ) 被测系统之间的差异； ( 2 ) 测试用例的遵循的标准： ( 3 ) 测试用例库的维护问题； ( 4 ) 测试用例可复用度量问题； 哈尔滨：j i 程大学硕十学位论文 ( 5 ) 测试用例版本管理问题： ( 6 ) 人的因素、管理因素、教育因素和法律因素等。 2 3 本章小结 本章描述了测试用例复用需要用到的相关理论和技术。首先 描述了软件测试的基本技术，主要从软件测试的目的、原则、策 略、用例和软件测试的不确定性几个方面进行描述。讨论了软件 测试用例在软件测试中的重要性；分析了软件测试中的不确定问 题，主要从软件工程化思想和软件测试的复用两个方面讨论了不 确定性问题的解决方法。然后，分析了软件测试中的可复用资源， 引出了面向复用的软件测试模型，总结了软件测试复用的优点与 难点。 1 9 哈尔滨t 程大学硕士学何论文 第3 章面向复用的测试用例模型 随着软件产业化发展，人们对软件的质量要求越来越高，软件 测试是保证软件质量的一个重要环节。统计表明，在典型的软件开 发项目中，软件测试工作量和成本往往占软件开发总工作量和成本 的一半 3 4 1 。测试用例是测试工作的指导，是软件测试必须遵守的准 则，更是软件测试质量稳定的根本保障。测试用例的优劣直接影响 到软件测试工作的效率，选择合适的测试用例是做好测试工作的关 键。然而，测试用例的设计是与测试人员对被测试软件的理解以及 经验的积累密切相关的。如果将大量的测试用例收集到测试用例库 中，经过合理的分类，供测试人员复用，将解决测试人员经验不足 的问题并能极大地提高软件中问题的发现率。 对测试用例的复用是目前发展的一个趋势，要成功的实施软件 测试用例的复用，和软件复用一样，也要解决以下三个基本问题i ，s ，引。 ( 1 ) 必须存在可以复用的测试用例； ( 2