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软件工程专业毕业论文软件工程专业毕业论文 软件测试的概述及方法 摘要：摘要：从软件产业的发展初期到目前的大型软件开发过程，软件测试 已成为其中一个不可分割的部分。随着软件规模的日益增大，软件测 试问题也日益突出，现代社会对软件的依赖越来越强,高可信软件测 试有着广泛的需求，基于缺陷模式的软件测试技术作为高可信软件的 重要保证,可以大大降低软件的缺陷密度,提高软件的可信性。本文从 测试的基本概念入手,深入剖析软件测试相关理论，软件测试在发展 的几十年里面，逐渐形成了一些被广泛接受和应用的测试模型。选取 了几个有代表性的测试模型进行阐述，其中 V 模型是最为被认可和广 泛应用的，V 模型最早提出测试并不是一个事后弥补行为，而是一个 同开发过程同样重要的过程。w 模型是 V 模型的改进型，还属于 V 模 型的范畴，为了解决 V 模型的问题，X 模型和 H 模型提出测试应该在 准备好后马上进行，与开发反复迭代进行，并指出软件测试不仅仅指 测试的执行过程本身，还应该包括测试准备活动。随着软件测试研究 的进展，软件测试提出了一些比较前沿的理论，如测试驱动开发理论 提出先有测试，再写代码，以不断的测试推动代码的开发，既简化了 代码，又保证了软件质量。自动化测试要求以各种自动化的测试工具 取代测试人员进行一些重复的、机械的工作，它可以有效地提高测试 效率，提高软件的被信任程度。探索性测试认为不必非要有设计好的 测试用例，就可以进行一些灵感突发式的测试，探索性测试可以应用 在一些特定场合，与传统的测试相辅相成。面向对象的软件测试针对 面向对象的几个新特点，提出了不同的测试方法。基于模型的测试是 利用模型来生成相应的测试用例，然后根据实际结果和原先预想的结 果的差异来测试系统。 关键字：关键字：软件测试、白盒测试、黑盒测试、类测试 目目 录录 1 1 软件测试的发展史软件测试的发展史.4 2 2 软件测试的相关背景软件测试的相关背景. .5 3 3 软件测试概述软件测试概述.6 3.1 软件测试的定义. .6 3.2 软件测试的描述. .6 3.3 软件测试的目的.7 3.4 软件测试的原则. .8 4 软件测试的内容软件测试的内容.9 4.1 验证(verification).9 4.2 确认(validation). .9 5 5 软件测试的分类软件测试的分类.10 5.1 常用分类.10 5.2 黑盒测试.10 5.3 白盒测试. .11 5.4 静态测试.14 5.5 动态测试.15 6 6 软件测试中的类测试软件测试中的类测试.15 6.1 面向对象软件的类测试概念. .15 6.2.类测试技术. .16 7 7 参考文献参考文献.17.17 8 8 致谢致谢.18 1 1 软件测试的发展史软件测试的发展史 软件测试的发展历史：20 世纪 60 年代（软件工程建立前） ，为表明 程序正确而进行测试。. 1972 年在北卡罗来纳大学举行了首届软件 测试正式会议。. 1975 年 John Good Enough 和 Susan Gerhart 在 IEEE 上发表了测试数据选择的原理的文章，软件测试被确定为 一种研究方向。. 1979 年，Glenford Myers 的软件测试艺术 ， 对测试做了定义：测试是为发现错误而执行的一个程序或者系统的 过程。. 20 世纪 80 年代早期， “质量”的号角开始吹响。软件测试 定义发生了改变，测试不单纯是一个发现错误的过程，而且包含软 件质量评价的内容。制定了各类标准。. 1983 年，Bill Hetzel 在 软件测试完全指南中指出：测试是以评价一个程序或者系统属 性为目标的任何一种活动，测试是对软件质量的度量。. 20 世纪 90 年代，测试工具盛行起来。. 1996 年提出的测试能力成熟度 TCMM（Testing Capability Maturity Model） 、测试支持度 TSM（Testability Support Model） 、测试成熟度 TMM（Testing Maturity Model） 。. 到了 2002 年，Rick 和 Stefan 在系统的软 件测试一书中对软件测试做了进一步定义：测试是为了度量和提 高被测软件的质量，对测试软件进行工程设计、实施和维护的整个 生命过程。 2 2 软件测试的相关背景软件测试的相关背景 相关背景：前段时间, 就是在我没有认真了解测试行业之前, 可能由于测试在中国的重视程度的问题, 我也一直认为测试应该是 不重要的, 甚至认为有必要有专门的测试职业吗？认为软件主要是 开发人员的事, 软件的成果也是由开发人员决定的, 当我在参加工 作后, 真正从学校的学习环境中走上实际运用开发的时候, 事实上 真的不是那么一回事哦。软件无处不在, 软而, 软件是人编的 所以不完美。臭名昭著的软件测试案例： 1、迪士尼的狮子王 （19941995）软件在少数系统中能正常 工作, 但在大众使用的常见系统中不行。后来证实, 迪士尼公司没 有对市场上投入实用的各种 pc 机型进行正确的测试。 2、英特尔奔腾浮点除法软件缺陷（1994）英特尔为自己处理软 件缺陷拿出 4 亿美元支付更换坏芯片的费用。导致付出如此昂贵的 代价, 其主要原因是发现了软件缺陷没有正确的处理。 3、美国航天局火星极地登陆（1999）该项目使用前有经过测试, 两个测试小组双方独立工作都很好, 但从未走在一起。 4、爱国者导弹防御系统 （1991）一枚导弹在多哈击毙 28 名美 国士兵, 症结在于一个软件缺陷：一个很小的系统时钟错误累积起 来就可能拖延 14 小时, 造成跟踪系统失去准确度。在多哈袭击战中 系统被拖延 100 小时。 5、千年虫 （大约 1974）估计世界各地更换或升级该系统程序 解决原有 2000 年错误的费用已经超过数亿美元。 3 3 软件测试的概述软件测试的概述 3.1 软件测试的定义 软件测试使用人工或者自动手段来运行或测试某个系统的过程, 其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果 之间的差别。它是帮助识别开发完成（中间或最终的版本）的计算 机软件（整体或部分）的正确度(correctness) 完全度 (completeness)和质量(quality)的软件过程；是 SQA(software quality assurance)的重要子域。 (1)测试并不仅仅是为了找出错误.通过分析错误产生的原因和 错误的发生趋势,可以帮助项目管理者发现当前软件开发过程中的缺 陷,以便及时改进； (2)这种分析也能帮助测试人员设计出有针对性的测试方法,改 善测试的效率和有效性； (3)没有发现错误的测试也是有价值的,完整的测试是评定软件 质量的一种方法。 3.2 软件测试的描述 测试是软件开发过程的重要组成部分, 是用来确认一个程序的 品质或性能是否符合开发之前所提出的一些要求。软件测试的目的, 第一是确认软件的质量, 其一方面是确认软件做了你所期望的事情 （Do the right thing）, 另一方面是确认软件以正确的方式来做 了这个事件（Do it right） ；第二是提供信息, 比如提供给开发人 员或程序经理的反馈信息, 为风险评估所准备的信息；第三软件测 试不仅是在测试软件产品的本身, 而且还包括软件开发的过程。如 果一个软件产品开发完成之后发现了很多问题, 这说明此软件开发 过程很可能是有缺陷的。 3.3 软件测试的目的 如果测试的目的是为了尽可能多地找出错误，那么测试就应该 直接针对软件比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。如果测 试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价，那么测 试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。 在谈到 软件测试时，引用 Grenford J. Myers 在The Art of Software Testing一书中的观点: (1)软件测试是为了发现错误而执行程 序的过程; (2)测试是为了证明程序有错，而不是证明程序无错误; (3)一个好的测试用例是在于它能发现至今未发现的错误; (4)一 个成功的测试是发现了至今未发现的错误的测试。 这种观点可以 提醒人们测试要以查找错误为中心，而不是为了演示软件的正确功 能。但是仅凭字面意思理解这一观点可能会产生误导，认为发现错 误是软件测试的唯一目，查找不出错误的测试就是没有价值的，事 实并非如此。 首先，测试并不仅仅是为了要找出错误。通过分析 错误产生的原因和错误的分布特征，可以帮助项目管理者发现当前 所采用的软件过程的缺陷，以便改进。同时，这种分析也能帮助我 们设计出有针对性地检测方法，改善测试的有效性。其次，没有发 现错误的测试也是有价值的，完整的测试是评定测试质量的一种方 法。 3.4 软件测试的原则 1应当把尽早和不断的测试作为开发者的座右铭。 2程序员应该避免检查自己的程序, 测试工作应该由独立的专 业的软件测试机构来完成。 3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。 4一定要注意测试中的错误集中发生现象, 这和程序员的编程 水平和习惯有很大的关系。 5对测试错误结果一定要有一个确认的过程, 一般有 A 测试出 来的错误, 一定要有一个 B 来确认, 严重的错误可以召开评审会进 行讨论和分析。 6制定严格的测试计划, 并把测试时间安排的尽量宽松, 不要 希望在极短的时间内完成一个高水平的测试。 7回归测试的关联性一定要引起充分的注意, 修改一个错误而 引起更多的错误出现的现象并不少见。 8妥善保存一切测试过程文档, 意义是不言而喻的, 测试的重 现性往往要靠测试文档 4 4 软件测试的内容软件测试的内容 4.1 验证(verification) 验证(verification)是保证软件正确地实现了一些特定功能的 一系列活动, 即保证软件做了你所期望的事情。(Do the right thing) 1.确定软件生存周期中的一个给定阶段的产品是否达到前阶段 确立的需求的过程； 2.程序正确性的形式证明, 即采用形式理论证明程序符号设计 规约规定的过程； 3.评市、审查、测试、检查、审计等各类活动, 或对某些项处 理、服务或文件等是否和规定的需求相一致进行判断和提出报告。 4.2 确认(validation) 确认(validation)是一系列的活动和过程, 目的是想证实在一 个给定的外部环境中软件的逻辑正确性。即保证软件以正确的方式 来做了这个事件(Do it right) 1.静态确认, 不在计算机上实际执行程序, 通过人工或程序分 析来证明软件的正确性； 2.动态确认, 通过执行程序做分析, 测试程序的动态行为, 以 证实软件是否存在问题。 软件测试的对象不仅仅是程序测试, 软件测试应该包括整个软 件开发期问各个阶段所产生的文档, 如需求规格说明、概要设计文 档、详细设计文档, 当然软件测试的主要对象还是源程序。 5 5 软件测试的分类软件测试的分类 5.1 常用分类 从是否需要执行被测软件的角度, 可分为： 静态测试 和动态测试 从测试是否针对系统的内部结构和具体实现算法的角度来看, 可分为 ： 白盒测试 和黑盒测试 5.2 黑盒测试 黑盒测试 指的是把被测软件看作是一个黑盒子, 我们不去关心盒子里面 的结构是什么样子, 只关心软件的输入数据和输出结果。 黑盒测试方法是在程序接口上进行测试, 主要是为了发现以下 错误: 是否有不正确或遗漏了的功能? 在接口上, 输入能否正确地接受? 能否输出正确的结果? 是否有数据结构错误或外部信息(例如数据文件)访问错误? 性能上是否能够满足要求? 是否有初始化或终止性错误? 用黑盒测试发现程序中的错误, 必须在所有可能的输入条件和 输出条件中确定测试数据, 来检查程序是否都能产生正确的输出。 但这是不可能的。 n 假设一个程序 P 有输入量 X 和 Y 及输出量 Z。在字长为 32 位 的计算机上运行。若 X、Y 取整数, 按黑盒方法进行穷举测试： n 可能采用的 测试数据组： 232232 264 n 如果 测试一组数据需要 1 毫秒, 一年工作 365 24 小时, 完成所有测试 需 5 亿年。 黑盒测试的测试用例设计 等价划分法 边界值法 错误推测法 因果图法 5.3 白盒测试 白盒测试指的是把盒子盖打开, 去研究里面的源代码和程序结 构。 白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试, 它是知道产品内部工 作过程, 可通过测试来检测产品内部动作是否按照规格说明书的规 定正常进行, 按照程序内部的结构测试程序, 检验程序中的每条通 路是否都有能按预定要求正确工作, 而不顾它的功能。 使用被测单 元内部如何工作的信息, 允许测试人员对程序内部逻辑结构及有关 信息来设计和选择测试用例, 对程序的逻辑路径进行测试。基于一 个应用代码的内部逻辑知识, 测试是基于覆盖全部代码、分支、路 径、条件。 白盒测试的主要方法： 逻辑驱动测试 基本路径测试 主要用于软件验证。 使用程序设计的控制结构导出测试用例。 逻辑驱动测试： 主要是测试覆盖率, 以程序内在逻辑结构为基础的测试。包括 以下 6 种类型： 语句覆盖 判断覆盖 条件覆盖 判定-条件覆盖 条件组合覆盖 路径覆盖 白盒测试的主要目的 保证一个模块中的所有独立路径至少被执行一次； 对所有的逻辑值均需要测试真、假两个分支； 在上下边界及可操作范围内运行所有循环； 检查内部数据结构以确保其有效性 白盒测试的实施方案 在开发阶段 要保证产品的质量, 产品的生产过程应该遵循一定的行业标准。 软件产品也是同样, 没有标准可依自然谈不上质量的好坏。所有关 心软件开发质量的组织、单位, 都要定义或了解软件的质量标准、 模型。其好处是保证公司实践的均匀性, 产品的可维护性、可靠性 以及可移植性等。 在测试阶段 与软件产品的开发过程一样, 测试过程也需要有一定的准则, 来指导、度量、评价软件测试过程的质量。 定义测试准则 为控制测试的有效性以及完成程度, 必须定义准则和策略, 以 判断何时结束测试阶段。准则必须是客观的, 可量化的元素, 而不 能是经验或感觉。 根据应用的准则和项目相关的约束, 项目领导可以定义使用的 度量方法, 和要达到的覆盖率。 度量测试的有效性、完整性 对每个测试的测试覆盖信息和累计信息, 用图形方式显示 覆盖比率, 并根据测试运行情况实时更新, 随时显示新的测试所反 映的测试覆盖情况。 允许所有的测试运行依据其有效性进行管理, 用户可以减 少不适用于非回归测试的测试的过程。 概念： 1.语句覆盖：语句覆盖就是设计若干个测试用例, 运行被测试 程序, 使得每一条可执行语句至少执行一次； 2.判定覆盖（也称为分支覆盖）：设计若干个测试用例, 运行 所测程序, 使程序中每个判断的取真分支和取假分支至少执行一次； 3.条件覆盖：设计足够多的测试用例, 运行所测程序, 使程序 中每个判断的每个条件的每个可能取值至少执行一次； 4.判定-条件覆盖：设计足够多的测试用例, 运行所测程序, 使 程序中每个判断的每个条件的所有可能取值至少执行一次, 并且每 个可能的判断结果也至少执行一次, 换句话说, 即是要求各个判断 的所有可能的条件取值组合至少执行一次； 5.条件组合测试：设计足够多的测试用例, 运行所测程序, 使 程序中每个判断的所有可能的条件取值组合至少执行一次； 6.路径测试：设计足够多的测试用例, 运行所测程序, 要覆盖 程序中所有可能的路径。 5.4 静态测试 是指不实际运行被测软件, 而只是静态的检查程序代码、界面 或文档中可能存在的错误的过程。 其中包括代码测试、界面测试和文档测试 3 个方面。对于代码 测试, 主要测试代码是否符合相应的标准和规范。对于界面测试, 主要测试软件的实际界面与需求中的说明是否相符。对于文档测试, 主要测试用户手册和需求说明是否符合用户的实际要求。 5.5 动态测试 是指实际运行被测程序, 输入相应的测试数据, 检查实际输出 结果和预期结果是否相符的过程。所以, 我们判断一个测试属于动 态还是静态测试 , 唯一的标准就是看是否运行程序。 6 6 软件测试中的类测试软件测试中的类测试 6.1 面向对象软件从宏观上来看是各个类之间的相互作用。在 面向对象系统中,系统的基本构造模块是封装了的数据和方法的类和 对象,而不再是一个个能完成特定功能的功能模块。每个对象有自己 的生存周期,有自己的状态。消息是对象之间相互请求或协作的途径, 是外界使用对象方法及获取对象状态的唯一方式。对象的功能是在 消息的触发下,由对象所属类中定义的方法与相关对象的合作共同完 成,且在不同状态下对消息的响应可能完全不同。对象中的数据和方 法是一个有机的整体,测试过程中不能仅仅检查输入数据产生的输出 结果是否与预期的吻合,还要考虑对象的状态。模块测试的概念已不 适用于对象的测试“类测试将是整个测试过程的一个重要步骤。 6.2 类测试技术 6.2.1 基于服务的类测试技术 基于服务的类测试主要考察封装在类中的一个方法对数据进行 的操作，它可以采用传统的白盒测试方法。为克服软件测试的盲目 性和局限性,保证测试的质量,提高软件的可靠性,下面