软件工程模型与方法 12、软件测试.ppt

1、软件工程模型与方法Models 路径测试是最强的覆盖准则。,2.基本路径测试,路径测试是最强的覆盖准则，但实际上，一个不太复杂的程序，路径数都是非常庞大的，所以真正做到完全路径覆盖是很困难的，必须把覆盖路径数目压缩到一定限度。 基本路径测试是在程序控制流图的基础上，通过分析控制构造的环路复杂性，导出基本可执行路径集合，从而设计测试用例的方法。,基本路径测试步骤,导出程序流程图的拓扑结构-控制流图 计算控制流图G的环路复杂度V(G) 确定只包含独立路径的基本路径集 设计测试用例,导出程序的控制流图,复合条件表达式,如果判断语句中是复合条件，即由一个或多个逻辑运算符：or, and, nand,

2、nor连接的逻辑表达式，则需要将判断改为一系列单条件的嵌套判断。,计算程序环路复杂性,进行程序的基本路径测试时，程序的环路复杂性给出了程序基本路径集合中的独立路径条数，这是确保程序中每个可执行语句至少执行一次所必需的测试用例数目的上界。 所谓独立路径，是指包括一组以前没有处理的语句或条件的一条路径。 通常环路复杂性可用以下三种方法求得: 将环路复杂性定义为控制流图中的区域数。 设E为控制流图的边数，N为图的结点数，则定义环路复杂性为 V(G)EN2。 若设P为控制流图中的判定结点数，则有 V(G)P1。,基本路径集,path1：1 - 11 path2：1 - 2 - 3 - 4 - 5 -

3、10 - 1 - 11 path3：1 - 2 - 3 - 6 - 8 - 9 - 10 - 1 - 11 path4：1 - 2 - 3 - 6 - 7 - 9 - 10 - 1 - 11,导出测试用例,采用基本路径法导出测试用例的步骤为： 以详细设计或源代码为基础，导出程序的控制流图； 计算得到的控制流图G的环路复杂性V（G）； 确定现行无关的路径基本集； 利用逻辑覆盖方法生成测试用例，确保基本路径集中每条路径的执行。,3.控制结构测试,关于分支结构路径数的讨论,嵌套型分支若有n个判定语句，则需要n+1个测试用例,连锁型分支若有n个判定语句，则需要2n个测试用例,减少测试用例,为减少测试用

4、例的数目，可采用试验设计法，抽取部分路径进行测试。 1）设耦合型分支结构中有n个判定，计算满足关系式 n+12m 的最小自然数m； 2）设t = 2m，取正交表Lt，并利用它设计测试数据。,条件测试的策略,程序中的条件分为简单条件和复合条件。 简单条件是一个布尔变量或一个关系表达式（可加前缀NOT）； 复合条件由简单条件通过逻辑运算符（AND、OR、NOT）和括号连接而成。 如果条件出错，至少是条件中某一成分有错。 条件中可能的出错类型有：布尔运算符错、布尔变量错、布尔括号错、关系运算符错、算术表达式错。,BRO 测试法,BRO（分支与关系运算符）测试法可以发现多个布尔运算符或关系运算符错，以

5、及其它错误。 BRO策略引入条件约束的概念。 设有n个简单条件的复合条件C，其条件约束为D =（D1, D2, , Dn），其中Di（1in）是条件C中第i个简单条件的输出约束。如果在C的执行过程中，其每个简单条件的输出都满足D中对应的约束，则称条件C的条件约束D由C的执行所覆盖。特别地，布尔变量或布尔表达式的输出约束必须是真（t）或假（f）；关系表达式的输出约束为符号、=、。,循环测试,简单循环测试,对于简单循环，测试应包括以下几种。其中的 n 表示循环允许的最大次数。 零次循环：从循环入口直接跳到循环出口。 一次循环：查找循环初始值方面的错误。 二次循环：检查在多次循环时才能暴露的错误。

6、m次循环：此时的mn，也是检查在多次循环时才能暴露的错误。 最大次数循环、比最大次数多一次的循环、比最大次数少一次的循环。,嵌套循环测试,对于嵌套循环，不能将简单循环的测试方法简单地扩大到嵌套循环，下面给出一种有助于减少测试数目的测试方法。 除最内层循环外，从最内层循环开始，置所有其它层的循环为最小值； 对最内层循环做简单循环的全部测试。测试时保持所有外层循环的循环变量为最小值。另外，对越界值和非法值做类似的测试。 逐步外推，对其外面一层循环进行测试。测试时保持所有外层循环的循环变量取最小值，所有其它嵌套内层循环的循环变量取“典型”值。 反复进行，直到所有各层循环测试完毕。 对全部各层循环同时

7、取最小循环次数，或者同时取最大循环次数。对于后一种测试，由于测试量太大，需人为指定最大循环次数。,连锁与非结构循环测试,对于连锁循环，要区别两种情况。如果各个循环互相独立，则连锁循环可以用与简单循环相同的方法进行测试。但如果几个循环不是互相独立的，则需要使用测试嵌套循环的办法来处理。 对于非结构循环，应该使用结构化程序设计方法重新设计测试用例。,12.2.3黑盒测试技术,等价类划分 边界值分析 错误推测法 因果图法,1.等价类划分,等价类划分是一种典型的黑盒测试方法。 该方法是把所有可能的输入数据划分为若干部分，从每一部分中选取少数有代表性的数据作为测试用例。 所谓等价类是指某个输入域的子集合

8、，在该子集合中，各个输入数据对于揭露程序中的错误都是等效的。并合理地假定：测试某等价类的代表值就等价于对这一类其它值的测试。 采用等价类方法测试系统步骤： 划分等价类 确定测试用例,划分等价类,等价类的划分有两种不同的情况： 有效等价类：是指对于程序规格说明来说，是合理的，有意义的输入数据构成的集合。利用它，可以检验程序是否实现了规格说明预先规定的功能和性能。 无效等价类：是指对于程序规格说明来说，是不合理的，无意义的输入数据构成的集合。利用它，可以检查程序中功能和性能的实现是否有不符合规格说明要求的地方。,划分等价类的原则,按区间划分，可得一有二无； 按数值集合划分，可得一有一无； 如果输入

9、条件是一个布尔量，可得一有一无 按数值划分，可得多有一无； 按限制条件或规则划分，可得一有多无； 如果已划分的等价类中各元素在程序中的处理方式不同，进一步划分成更小的等价类。,确定测试用例,形成等价类表，每一等价类有一个唯一的编号； 设计一个测试用例，使其尽可能多地覆盖尚未覆盖的有效等价类，重复这一步骤，直到所有有效等价类均被测试用例所覆盖。 设计一新测试用例，使其只覆盖一个无效等价类，重复这一步骤直到所有无效等价类均被覆盖。,2.边界值分析,人们从长期的测试工作经验得知，大量的错误是发生在输入或输出范围的边界上，而不是在输入范围的内部。 通常输入等价类与输出等价类的边界，就是应着重测试的边界

10、情况。 应当选取正好等于，刚刚大于，或刚刚小于边界的值作为测试数据，而不是选取等价类中的典型值或任意值作为测试数据。,边界值分析法原则,如果输入条件规定了值的范围，则应选取刚达到这个范围的边界值，以及刚刚超过这个范围的边界值作为测试输入数据 如果输入条件规定了值的个数，则用最大个数、最小个数、比最大个数多1、比最小个数少1的数作为测试用例 如果输出结果限定在某个范围内，则应选取测试用例，使输出结果刚刚达到这个范围的边界值，或刚刚超过这个边界值 如果输出结果规定了个数，则选用使输出结果为最大个数、最小个数、比最大个数多1、比最小个数少1的数作为测试用例 如果输入与输出是有序集合，则应选取集合的第

11、一个元素和最后一个元素作为测试用例 如果程序中使用了一个内部数据结构，则应当选择这个内部数据结构的边界的值作为测试用例 分析规格说明书，找到其他可能的边界条件进行测试。,3.错误推测法,错误推测法的基本想法是： 列举出程序中所有可能有的错误和容易发生错误的特殊情况，根据它们选择测试用例。 例如： 输入输出为0 输入表格为空 排序中输入空、一个数据、相等数据、顺序数据、逆序数据等情况,4.因果图法,在测试时必须考虑输入条件的各种组合，可能的组合数将是天文数字。因此必须考虑使用一种适合于描述对于多种条件的组合，相应产生多个动作的形式来考虑设计测试用例，这就需要利用因果图。 因果图方法最终生成的就是

12、判定表。它适合于检查程序输入条件的各种组合情况。,因果图生成步骤,分析软件规格说明描述中： 哪些是原因（即输入条件或输入条件的等价类）， 哪些是结果（即输出条件）， 并给每个原因和结果赋予一个标识符； 分析软件规格说明描述中的语义，找出原因与结果之间，原因与原因之间对应的关系，根据这些关系，画出因果图 ； 由于语法或环境限制，有些原因与原因之间，原因与结果之间的组合情况不可能出现。为表明这些特殊情况，在因果图上用一些记号标明约束或限制条件； 把因果图转换成判定表； 把判定表的每一列拿出来作为依据，设计测试用例；,在因果图中，用Ci表示原因，Ei表示结果： 恒等：若原因出现，则结果出现。若原因不

13、出现，则结果也不出现。 非：若原因出现，则结果不出现。若原因不出现，反而结果出现。 或（）：若几个原因中有一个出现，则结果出现，几个原因都不出现，结果不出现。 与（）：若几个原因都出现，结果才出现。若其中有一个原因不出现，结果不出现。,为了表示原因与原因之间，结果与结果之间可能存在的约束条件，在因果图中可以附加一些表示约束条件的符号 : E（互斥）：a，b不会同时成立，两个中最多有一个可能成立。 I（包含） ：a，b，c中至少有一个必须成立。 O（唯一）：a和b当中必须有一个，且仅有一个成立。 R（要求）：当a出现时，b必须也出现。不可能a出现，b不出现。 M（屏蔽）：表示当a是1时，b必须是

14、0。而当a为0时，b的值不定。,因果图法举例,有一个处理单价为5角钱的饮料的自动售货机软件测试用例的设计。 其规格说明如下： “若投入5角钱或1元钱的硬币，按下橙汁或啤酒的按钮，则相应的饮料就送出来。 若售货机没有零钱找，则一个显示零钱找完的红灯亮，这时再投入1元硬币并按下按钮后，饮料不送出来而且1元硬币也退出来； 若有零钱找，则显示零钱找完的红灯灭，在送出饮料的同时退还5角硬币。”,（1）分析这一段说明，列出原因和结果,（2）画出因果图 （3）由于 2 与 3 ，4 与 5 不能同时发生，分别加上约束条件E （4）转换成判定表,在判定表中，阴影部分表示因违反约束条件的不可能出现的情况，删去,

15、12.2.4 测试方法选择的综合策略,Myers提出使用各种测试方法的综合策略： 在任何情况下都必须使用边界值分析方法 必要时用等价类划分方法补充一些测试用例 用错误推测法再追加一些测试用例 对照程序逻辑，检查已设计出的测试用例的逻辑覆盖程度 如果程序的功能说明中含有输入条件的组合情况，则一开始就可选用因果图法。,12.2.5 针对专门环境和应用的测试,GUI测试： 图形用户界面（GUI）对软件工程师提出了有趣的挑战，因为GUI开发环境有可复用的构件，开发用户界面更加省时和精确，但同时GUI的复杂性也增加了，从而增加了设计和执行测试用例的难度。 窗口 下拉式菜单和鼠标操作 数据项,12.2.5

16、针对专门环境和应用的测试,2.客户/服务器（C/S）软件测试 客户/服务器（C/S）软件系统是比较复杂的软件产品，其具有的分布性、事物处理相关性、跨平台性、网络通讯的复杂性、中心数据库为多个客户服务和服务器的协调一致性等特点，使得对C/S结构的软件系统测试非常困难。 C/S常用测试方法包括： 客户端应用功能测试； 服务器测试（协调和数据管理功能、性能）； 数据库测试； 事务测试； 网络通信测试。,12.2.5针对专门环境和应用的测试,3.实时系统测试 实时系统的时间依赖性和异步性给软件测试带来新的困难时间。测试用例设计者考虑的不仅是白盒和黑盒测试用例，而且包括事件处理(如中断处理)、数据的时间

17、安排以及处理数据的任务(进程)的并发性。 另外、实时系统的软件和硬件之间的密切关系也会导致测试问题，软件测试必须考虑硬件故障对软件处理的影响。,12.3软件测试过程,本节内容 12.3.1 单元测试 12.3.2 集成测试 12.3.3 确认测试 12.3.4 系统测试 12.3.5 何时停止测试,12.3.1单元测试,单元测试又称为模块测试，是针对程序模块进行正确性检验的测试。其目的在于发现各模块内部可能存在的各种差错。 单元测试主要采用白盒测试为主、黑盒测试为辅的测试方法。,单元测试的步骤,单元测试在编码阶段进行，是编码步骤的附属部分。 单元测试需要编写一些辅助模块去模拟与被测模块相联系的

18、其它模块。模块并不是一个独立的程序。,驱动模块与桩模块,这些辅助模块分为两种： 驱动模块（driver）：相当于被测模块的主程序。它接收测试数据，把这些数据传送给被测模块，最后输出实测结果。 桩模块（stub） ：也叫做存根模块，用以代替被测模块调用的子模块。桩模块可以做少量的数据操作，不需要把子模块所有功能都带进来，但不允许什么事情也不做。,12.3.2集成测试,在单元测试的基础上，需要将所有模块按照设计要求组装成为系统。 模块组装成为系统有两种方式： 一次性集成方式 增殖式集成方式 自顶向下的增殖方式 自底向上的增殖方式 混合增殖式测试 三种常见的综合增殖方式 : 衍变的自顶向下的增殖测试

19、 自底向上-自顶向下的增殖测试 回归测试,12.3.3确认测试,确认测试又称有效性测试，它的任务是验证软件的有效性，即验证软件的功能和性能及其它特性是否与用户的要求一致。,12.3.3确认测试,进行有效性测试（功能测试） 有效性测试是在模拟的环境（可能就是开发的环境）下，运用黑盒测试的方法，验证被测软件是否满足需求规格说明书列出的需求。 软件配置复查 软件配置复查的目的是保证软件配置的所有成分都齐全，各方面的质量都符合要求，具有维护阶段所必需的细节，而且已经编排好分类的目录。,12.3.3确认测试,测试和测试 测试是由一个用户在开发环境下进行的测试，也可以是公司内部的用户在模拟实际操作环境下进

20、行的测试。这是在受控制的环境下进行的测试 。 测试是由软件的多个用户在一个或多个用户的实际使用环境下进行的测试。与测试不同的是，开发者通常不在测试现场 。测试是在开发者无法控制的环境下进行的软件现场应用。 验收测试 验收测试是以用户为主的测试。软件开发人员和QA（质量保证）人员也应参加。,12.3.4 系统测试,所谓系统测试，是将通过确认测试的软件，作为基于计算机系统的一个元素，与计算机硬件、外设、某些支持软件、数据和人员等其它系统元素结合在一起，在实际运行（使用）环境下，对计算机系统进行一系列的组装测试和确认测试。 系统测试的目的在于通过与系统的需求定义作比较，发现软件与系统定义不符合或与之

21、矛盾的地方 恢复测试 压力测试 性能测试 安全测试,12.3.5 何时停止测试,Musa 和AckermanMUS89提出 ：“我们不能绝对地认定软件永远也不会再出错，但是相对于一个理论上合理的和在试验中有效的统计模型来说，如果一个在按照概率的方法定义的环境中，1000 个CPU 小时内不出错的操作概率大于0.995 的话，那么我们就有95的信心说我们已经进行了足够的测试。” 一个称为对数泊松执行时间模型(logarithmic Poisson execution-time model)的软件故障模型为： f(t)=(1/p)1n(l0pt+1),12.3.5 何时停止测试,其中： f(t)=

22、软件在一定的测试时间t 后，可能会发生故障的预期累计数目。 l0=在测试刚开始时的初始软件故障密度(单位时间内的故障数)。 p=错误被发现和修正的过程中故障密度的指数递减值。 瞬时的故障密度，l(t)可以使用f(t)的导数得出 l(t)=l0/(l0pt+1),故障密度作为执行时间的函数,12.4 面向对象的测试方法,本节内容 12.4.1面向对象测试与传统测试的区别 12.4.2面向对象的测试模型 12.4.3面向对象分析的测试 12.4.4面向对象设计的测试 12.4.5面向对象编程的测试 12.4.6面向对象的单元测试 12.4.7面向对象的集成测试 12.4.8面向对象的系统测试,12

23、.4.1 面向对象测试与传统测试的区别,传统的测试计算机软件的策略是从“小型测试”开始，逐步走向“大型测试” 首先从单元测试开始，然后逐步进入集成测试，最后是确认和系统测试 面向对象程序的结构不再是传统的功能模块结构，作为一个整体，原有集成测试所要求的逐步将开发的模块搭建在一起进行测试的方法已经不可能 面向对象软件抛弃了传统的开发模式，对每个开发阶段都有不同以往的要求和结果,已经不可能用功能细化的观点来检测面向对象分析和设计的结果,12.4.2 面向对象的测试模型,面向对象的开发模型将开发分为面向对象分析（OOA），面向对象设计（OOD），和面向对象编程（OOP）三个阶段 OOA Test和O

24、OD Test 是对分析结果和设计结 果的测试 OOP Test主要针对编 程风格和程序代码实现进 行测试,12.4.3 面向对象分析的测试,1对认定的对象的测试 认定的对象是否全面，是否问题空间中所有涉及到的实例都反映在认定的抽象对象中 认定的对象是否具有多个属性 对认定为同一对象的实例是否有共同的，区别于其他实例的共同属性 如果系统没有必要始终保持对象代表的实例的信息，提供或者得到关于它的服务，认定的对象也无必要 认定的对象的名称应该尽量准确，适用,12.4.3 面向对象分析的测试,2对认定的结构的测试 在Coad方法中，认定的结构指的是多种对象的组织方式，用来反映问题空间中的复杂实例和复

25、杂关系 认定的结构分为两种：分类结构和组装结构 3对认定的主题的测试 贯彻George Miller 的“7+2”原则，如果主题个数超过7个，就要求对有较密切属性和服务的主题进行归并 主题所反映的一组对象和结构是否具有相同和相近的属性和服务 认定的主题是否是对象和结构更高层的抽象，是否便于理解OOA结果的概貌 主题间的消息联系（抽象）是否代表了主题所反映的对象和结构之间的所有关联。,12.4.3 面向对象分析的测试,4对定义的属性和实例关联的测试 属性是用来描述对象或结构所反映的实例的特性。而实例关联是反映实例集合间的映射关系 5对定义的服务和消息关联的测试 定义的服务，就是定义的每一种对象和

26、结构在问题空间所要求的行为。由于问题空中实例间必要的通信，在OOA 中相应需要定义消息关联,12.4.4 面向对象设计的测试,而面向对象设计（OOD）采用“造型的观点”，以OOA为基础归纳出类，并建立类结构或进一步构造成类库，实现分析结果对问题空间的抽象 OOD是OOA的进一步细化和更高层的抽象 对认定的类的测试 对构造的类层次结构的测试 对构造的类层次结构的测试,12.4.5面向对象编程的测试,典型的面向对象程序具有继承、封装和多态的新特性，这使得传统的测试策略必须有所改变 在面向对象编程（OOP）阶段，忽略类功能实现的细则，将测试的目光集中在类功能的实现和相应的面向对象程序风格 数据成员是

27、否满足数据封装的要求 类是否实现了要求的功能,12.4.6面向对象的单元测试,当考虑面向对象软件时，单元测试的对象是类的成员函数 在设计测试用例选择输入数据时，可以基于以下两个假设： 如果函数（程序）对某一类输入中的一个数据正确执行，对同类中的其他输入也能正确执行 如果函数（程序）对某一复杂度的输入正确执行，对更高复杂度的输入也能正确执行 面向对象编程的特性使得对成员函数的测试，又不完全等同于传统的函数或过程测试 Brian Marick 给出了两方面的考虑： 继承的成员函数是否都不需要测试 对父类的测试是否能照搬到子类,12.4.7面向对象的集成测试,传统的集成测试 自顶向下集成 自底向上集

28、成 具体设计测试用例，可参考下列步骤： 先选定检测的类，参考OOD分析结果，分析出类的状态和相应的行为，类或成员函数间传递的消息，输入或输出的界定等 确定覆盖标准 利用结构关系图确定待测类的所有关联 根据程序中类的对象构造测试用例，确认使用什么输入激发类的状态、使用类的服务和期望产生什么行为等,12.4.8面向对象的系统测试,系统测试应该尽量搭建与用户实际使用环境相同的测试平台，应该保证被测系统的完整性，对临时没有的系统设备部件，也应有相应的模拟手段 系统测试的具体测试内容包括： 功能测试 强度测试 性能测试 安全测试 恢复测试 可用性测试 安装/卸载测试（install/uninstall

29、test）等等,12.5 程序的静态分析方法,本节内容 12.5.1 源程序静态分析 12.5.2 人工测试,12.5.1源程序静态分析,1生成各种引用表 直接从表中查出说明使用错误等 为用户提供辅助信息 用来做错误预测和程序复杂度计算 2. 静态错误分析 类型和单位分析 类型和单位分析 表达式分析 接口分析,12.5.2 人工测试,1桌前检查（Desk Checking） 由程序员自己检查自己编写的程序。程序员在程序通过编译之后，进行单元测试设计之前，对源程序代码进行分析，检验，并补充相关的文档，目的是发现程序中的错误 2代码会审（Code Reading Review） 代码会审是由若干程

30、序员和测试员组成一个会审小组，通过阅读、讨论和争议，对程序进行静态分析的过程 3走查（Walkthroughs）,12.6 软件调试方法,本节内容 12.6.1 调试过程 12.6.2 调试原则 12.6.3 主要调试方法,12.6.1 调试过程,调试的执行步骤如下 : 从错误的外部表现形式入手，确定程序中出错位置 研究有关部分的程序，找出错误的内在原因 修改设计和代码，以排除这个错误 重复进行暴露了这个错误的原始测试或某些有关测试，以确认该错误是否被排除；是否引进了新的错误 如果所做的修正无效，则撤消这次改动，重复上述过程，直到找到一个有效的解决办法为止,12.6.1 调试过程,调试的执行步

31、骤 :,12.6.2调试原则,1确定错误的性质和位置的原则 用头脑去分析思考与错误征兆有关的信息 避开死胡同 只把调试工具当作辅助手段来使用 避免用试探法，最多只能把它当作最后手段 2修改错误的原则 在出现错误的地方，很可能还有别的错误 修改错误的一个常见失误是只修改了这个错误的征兆或这个错误的表现，而没有修改错误的本身 当心修正一个错误的同时有可能会引入新的错误 修改错误的过程将迫使人们暂时回到程序设计阶段 修改源代码程序，不要改变目标代码,12.6.3主要调试方法,1强行排错 这是目前使用较多，效率较低的调试方法。它不需要过多的思考，比较省脑筋 2回溯法排错 这是在小程序中常用的一种有效的排错方法 3归纳法排错,12.6.3主要调试方法,4演绎法排错,12.7软件测试工具,本节内容 12.