单元测试用例设计

一 概述 1 二 基本概念 1 2 1 正面测试 Positive Testing 1 2 2 负面测试 Negative Testing 2 2 3 分支测试 2 2 4 黑盒测试 2 2 5 白盒测试 2 三 单元测试范围 3 四 常见测试用例设计方法及举例 3 4 1 用于语句覆盖的基路径法 3 4 2 用于 MC DC 的真值表法 9 4 3 边界值法 11 4 4 等价类法 12 4 5 循环测试法 17 4 6 错误推测法 18 五 相关注意事项 18 5 1 独立性 18 5 2 尽量脱离被测代码的束缚 18 5 3 面向对象的语言单元测试特点 18 5 4 单元测试的命名标准 19 1 单元测试的命名标准 19 2 单元测试中的变量命名规范 19 3 断言和操作分离 19 4 避免滥用 setup 和 teardown 19 0 一 概述一 概述 单元测试 模块测试 是开发者编写的一小段代码 用于检验 被测代码的一个很小的 很明确的功能是否正确 通常而言 一个 单元测试是用于判断某个特定条件 或者场景 下某个特定函数的 行为 该文档从测试角度出发 去讨论如何设计单元测试的测试用 例 这里强调 单元测试用例的设计是进入实际编码之前的 测试 用例设计在前 更能体现出灵活性 如果已经编码完成再进行测试 用例的补充 这样很容易进入一个仅仅是测试了被测代码段功能的 怪圈 所以希望所有的单元测试工作 可以放在前面完成 同时单 元测试用例是一个不断完善的过程 前期设计好的用例 在代码已 经实现完成后 会发现覆盖的并不是很全面 有良好的习惯是需要 将对应的测试用例进行补充 而在提交测试后发现的重要的 bug 也需要进行单元测试用例的补充 使单元测试和各种测试方法相结 合 实现测试质量的充分保证 二 基本概念二 基本概念 2 1 正面测试 正面测试 Positive Testing 测试被测对象的正确功能实现无误 即正常流程功能 往往需 要根据设计说明进行用例导出 严格按照设计说明编写即可 用例 划分注意等价类区分等方法 1 例如 接口返回小于等于 24 个中文字的 offer 标题 这里标题控制 不会超过 24 个字 进行页面展示 2 2 负面测试 负面测试 Negative Testing 测试被测对象的异常功能实现无误 多在异常流程 异常数据 中体现 该部分测试需要对被测对象进行错误发散 常依赖于边界 值区分等方法 例如 接口返回 25 个中文字的 offer 标题进行页面展示 2 3 分支测试分支测试 使用流程图 明确可能出现的每条分支 制造响应的数据进行 覆盖 实现对被测对象的测试 这个过程对于分支可以进行响应的 简化 可以穿插等价类等方法去除同类分支 例如 实现 offer 发布的功能 分别会出现发布普通产品 代理加盟 求购 供应等分支 测试 offer 提交模块的时候 需要区分这么多重 类型的数据 那么假设对于全部供应类型的 offer 实现上都是一样 的 就可以进行等价类划分 区分供应和求购即可 2 4 黑盒测试黑盒测试 不关心被测对象内部 将其当做一个黑盒 仅仅关注对该模块 的输入区分和输出结果校验 2 5 白盒测试白盒测试 2 将被测对象的每个实现都充分了解 根据内部实现进行用例设 计 需要保证每个独立路径都完成用例覆盖 而常规的对每个独立 路径进行真假验证 三 单元测试范围三 单元测试范围 单元测试范围的重点包括两个方面 1 测试代码实现的功能 这个可以通过需求文档进行整理 然后调整每个功能点的颗粒度 尽量可以和开发实现的被测单元进行对应 入口文档包括需求文档 设计文档 2 外部接口和底层实现 4 常见测试用例设计方法及举例常见测试用例设计方法及举例 4 14 1 用于语句覆盖的基路径法用于语句覆盖的基路径法 基路径法保证设计出的测试用例 使程序的每一个可执行语句 至少执行一次 即实现语句覆盖 基路径法是理论与应用脱节的典 型 基本上没有应用价值 读者稍作了解即可 不必理解和掌握 基路径法步骤如下 1 画出程序的控制流图 控制流图是描述程序控制流的一种图示方法 主要由结点和边构 成 边代表控制流的方向 节点代表控制流的汇聚处 边和结点圈 定的空间叫做区域 下面是控制流图的基本元素 3 以下代码 voidvoid Sort intint iRecordNum intint iType intint x 0 intint y 0 whilewhile iRecordNum 0 ifif 0 iType x y 2 breakbreak 4 elseifelseif 1 iType x y 10 elseelse x y 20 可以画出以下控制流图 5 2 计算程序环路复杂度 环路复杂度 V G 可用以下 3 种方法求得 1 环路复杂度等于控制流图中的区域数 上图中 有 4 个区域 V G 4 2 设 E 为控制流图的边数 N 为结点数 则环路复杂度为 E N 2 上图中 V G 10 边 8 结点 2 4 3 设 P 为控制流图中的判定结点数 环路复杂度为 P 1 6 上图中 V G 3 判定结点 1 4 环路复杂度是独立路径数的上界 也就是需要的测试用例数的上界 3 导出基本路径集 基本路径数等于 V G 根据上面的计算方法 可得出需要的基 本路径数为 4 路径就是从程序的入口到出口的可能路线 基本路 径要求每条路径至少包含一条新的边 直到所有的边都被包含 需 要提醒的是 基路径法和路径覆盖是两回事 用于设计用例的基路 径数一般小于全部路径数 即基本路径集不是惟一的 基路径法完 成的是语句覆盖 而不是路径覆盖 下面选择四条基本路径 路径 1 1 11 路径 2 1 2 3 4 5 1 11 路径 3 1 2 3 6 8 9 10 1 11 路径 4 1 2 3 6 7 9 10 1 11 4 设计用例 7 根据上面的路径 可以设计出以下用例 路径 1 1 11 用例 1 iRecordNum 0 路径 2 1 2 3 4 5 1 11 用例 2 iRecordNum 1 iType 0 路径 3 1 2 3 6 8 9 10 1 11 用例 3 iRecordNum 1 iType 1 路径 4 1 2 3 6 7 9 10 1 11 用例 4 iRecordNum 1 iType 2 从上述步骤可以看出 基路径法工作量巨大 如果用于五十行 左右的函数 将耗费大量的时间 而五十行代码的函数实在是太普 通了 这种成本巨高的方法 其测试效果如何呢 测试效果完全与 成本不匹配 首先 基路径法完成的只是代码覆盖 这是最低级别 的覆盖 其次 整个设计过程都是依据已经存在的代码来进行的 没有考虑程序的设计功能 是典型的 跟着代码走 不足是显而易 见的 综上所述 基路径法没有实际应用价值 8 4 24 2 用于用于 MC DC 的真值表法的真值表法 设计用于 MC DC 的用例 可以先将条件值的所有可能组合列 出表格 然后从中选择用例 称为真值表法 例如判定 A B do something returnreturn ret 11 参数 age 表示一个人的年龄 假设有效的取值范围是 0 200 那么 用边界值法可以得出以下用例 省略输出 用例 1 age 1 用例 2 age 0 用例 3 age 1 用例 4 age 199 用例 5 age 200 用例 6 age 201 通常 程序对输入还会分段处理 例如 年龄在 10 以下 为儿童 需要特别照顾 年龄在 60 岁以上 为退休老人 不能安排工作 那么 10 和 60 是内部边界 也要设计测试用例 用例 7 age 9 用例 8 age 10 用例 9 age 11 用例 10 age 59 用例 11 age 60 12 用例 12 age 61 边界值法需要了解数据所代表的实际意义 此外对于枚举类型等非 标量数据不适用 边界值法对于复杂的软件项目来说 适用范围有 限 4 44 4 等价类法等价类法 先从代码编写的思路说起 程序员编写一个函数的代码 会如 何做呢 首先 了解代码功能 程序的功能是什么 无非就是 有哪些 输入 执行什么操作或计算 产生什么输出 然后 将功能细化 形成一个或多个功能点 一个功能点就是 一类输入及其处理 什么叫 一类 输入 程序可能有无数输入 但 代码并不需要用无数个判定来对每个输入分别做处理 只需将输入 分类 需要做相同处理的输入归于一类 这就是 等价类 从编程 角度来说 等价类 是指计算或操作过程的 等价 一个等价类就 是处理过程完全相同的输入的集合 程序中通常用判定来识别分类 一个判定就是一次分类 嵌套的判定则会造成分类数量的翻番 所以 函数代码编写的核心思维就是等价类划分和处理 一个 函数要完全正确 关键是等价类的划分要正确完整 且每个等价类 的处理正确 13 举个例子 现在要编写一个函数 将字符串左边的空格删除 函数原形如下 charchar strtrml charchar str 功能 将 str 左边空格删除 并返回 str 本身 功能点 1 左边有空格 删除 正常输入 2 左边无空格 不作处理 正常输入 3 全部是空格 全部删除 正常输入 4 空串 不作处理 边界输入 5 空指针 直接返回 非法输入 不一定需要针对每个功能点分别写代码 因为程序中的 if for while 等语句本身具有 如果不符合条件就跳过 的含义 所以很多功能点是可以共用代码的 例如 前 4 个功能点只需要相 同的代码 不过 编程时对功能点的考虑还是要全面 既然函数没有错误的关键是等价类划分正确完整且处理正确 那么测试时 只要把输入的等价类都列出来 并设定正确的预期输 出 进行测试就行了 14 这就是通常说的 等价类 法 从测试角度来说的 等价 是指测 试效果上的等价 即同类中一个数据测试通过 可以肯定其他数据 也会测试通过 用例设计的首要工作是设定输入 输入有哪些呢 要从正常输 入 边界输入 非法输入三方面考虑 每方面进一步划分形成等价 类 即要考虑 有哪些正常输入 有哪些边界输入 有哪些非法输 入 多个输入时 例如有多个参数 首先把各个参数的等价类列出来 然后要考虑参数之间是否存在特殊的组合关系 例如下面的函数 计算某年某月某日是星期几 参数分别表示年月日 intint Date intint year intint month intint day 用例如下表 假设 year 的有效范围是 1 9999 输入正常值边界值非法值组合 Year2000 闰年 2009 非闰年 1 9999 0 10000 month2 短月 3 大月 4 小月 1 12 0 13 闰年和非闰年要保证都 和 2 月组合 2 月要和 28 29 30 日组合 小月要和 30 31 日组 合 15 Day10 普通 28 非闰年二 月 29 闰年二月 30 小月 1 31 0 32 大月要和 31 32 日组 合 用例的输出是比较容易被轻视的工作 但是 没有充分且正确 的预期输出 用例基本上没有意义 就像医生要求病人做一大堆检 查 却不看检查结果一样 预期输出要根据程序的设计功能确定正 确的值 一个用例的预期输出可能有多个 等价类法是与程序的基本特性 对数据分类处理 相匹配的方法 对于一个函数来说 如果对数据的分类正确且完整 每一个分类处 理正确 那么 程序就没有问题 同样 测试时 只要依据设计功 能 找出所有等价类 那么 用例就是完整的 所以 用例的完整 性 本质上是指等价类是否划分正确且完整 每一类的正确输出是 否均依据设计功能正确设定 使用了等价类法后 是否需要使用其他方法呢 16 等价类法从 有哪些正常输入 有哪些边界输入 有哪些非法输 入 三个方面来考虑等价类 因此 边界值法是等价类法的一部分 常见的用例设计方法中还有正交法和错误推测法 正交法考虑数 据的组合 实际上 如果程序对输入数据的组合需要判断处理 也 是一种等价类划分 但正交法会产生大量的多余组合 且可能缺少 必要的组合 因此不推荐采用正交法 应该根据数据的实际意义自 行组合 单独从错误推测角度去设计用例未免太不可靠 但错误推 测法可以作为检查等价类是否完整的一种思路 即用等价类法设计 用例后 可以考虑哪些输入比较容易产生错误 以检查是否遗漏 这只是一种检查思路 也包含在等价类法之中 总之 用例设计只 需使用等价类法 但可以从多种角度检查等价类的完整性 4 5 循环测试法循环测试法 在程序中多循环判断是 我们一样需要重点关注 根据循环的 重量级进行 例如一个简单循环判断 如下图 4 5 有如下几个分支需要覆盖 1 跳过整个循环 不进入循环流程 2 仅有一次进入循环 需要进行数据构造 能够让循环运行一 次 17 3 n 次进入循环 n 为循环的最大次数 不难看出 通过上述分支的覆盖 就可以验证循环的功能以及 循环设置的边界是否生效 不会出现循环没有控制好 导致实际使 用的时候会多进行一次或者少进行一次循环的情况 图 4 5 4 64 6 错误推测法错误推测法 错误猜测大多源于经验 需要从边界值分析等其他技术获得帮 助 这种技术猜测特定软件类型可能发生的错误类型 并且设计测 试用例查出这些错误 对有经验的工程师来讲 错误猜测有时是唯 一最有效发现 bug 的测试设计方法 为了最好的利用现成的经验 可以列出一个错误类型的检查列 表 帮助猜测错误可能发生在单元中的位置 提高错误猜测的有效 性 五 相关注意事项五 相关注意事项 5 1 独立性独立性 18 单元测试用例在设计和数据准备的过程中 需要保持良好的独 立性 确保本测试的数据是不需要依赖其他输出的 这样减少相互 影响 5 2 尽量脱离被测代码的束缚尽量脱离被测代码的束缚 在测试用例设计的过程中