黑盒測試基本方法狀態(tài)遷移法

1、狀態(tài)遷移法一、概念1什么是狀態(tài)遷移法在定義狀態(tài)遷移法之前， 先介紹一下程序的功能說明。 一個程序的功能說明 通常由動態(tài)說明和靜態(tài)說明組成。動態(tài)說明描述了輸入數據的次序或轉移的次 序。靜態(tài)說明描述了輸入條件與輸出條件之間的對應關系。對于較復雜的程序， 由于存在大量的組合情況， 因此，僅用靜態(tài)說明組成的規(guī)格說明對于測試來說往 往是不夠的，必須用動態(tài)說明來補充功能說明。功能圖方法是用功能圖形式化地表示程序的功能說明， 并機械地生成功能圖 的測試用例。功能圖模型由狀態(tài)遷移圖和邏輯功能模型構成：(1) 狀態(tài)遷移圖用于表示輸入數據序列以及相應的輸出數據。用狀態(tài)和 遷移來描述一個狀態(tài)指出數據輸入的位置 (或

2、時間)，而遷移則指明狀態(tài) 的改變，同時要依靠判定表或因果圖表示的邏輯功能。 在狀態(tài)遷移圖中， 由輸入數據和當前狀態(tài)決定輸出數據和后續(xù)狀態(tài)。(2) 邏輯功能模型用于表示在狀態(tài)中輸入條件和輸出條件之間的對應關 系。邏輯功能模型只適合于描述靜態(tài)說明， 輸出數據僅由輸入數據決定。(3) 測試用例則是由測試中經過的一系列狀態(tài)和在每個狀態(tài)中必須依靠 輸入/ 輸出數據滿足的一對條件組成。如何從狀態(tài)遷移圖中選取用例我們采用節(jié)點代替狀態(tài)， 弧線代替遷移， 那么 狀態(tài)遷移圖就轉換成為一個程序的控制流程圖， 問題也就隨之轉換為路徑測試的 問題了。所以，功能圖方法其實是是一種黑盒 / 白盒混合使用的用例設計方法。 比

3、如在功能圖方法中， 用到的邏輯覆蓋與路徑測試的概念和方法， 就是屬于白盒 測試方法中的內容。(邏輯覆蓋是以程序內部的邏輯結構為基礎的測試用例設計 方法，該方法要求測試人員對程序的邏輯結構有清楚的了解。 由于覆蓋測試的目 標不同，邏輯覆蓋可分為：語句覆蓋，判定覆蓋，判定 - 條件覆蓋，條件組合覆 蓋及路徑覆蓋。)注意：測試人員應當注意區(qū)分黑盒測試中系統(tǒng)功能或者系統(tǒng)水平上的邏輯覆蓋與路徑，和白盒測試中所指的程序內部的邏輯覆蓋的區(qū)別狀態(tài)遷移法的目標是設計足夠的用例達到對系統(tǒng)狀態(tài)的覆蓋、 狀態(tài)條件 組合的覆蓋以及狀態(tài)遷移路徑的覆蓋。測試用例的生成規(guī)則： 為了把狀態(tài)遷移 （測試路徑） 的測試用例與邏輯模

4、型 （局部測試用例） 的測試用例組合起來， 從功能圖生成實用的測試用例， 須在一 個結構化的狀態(tài)遷移（SST中，定義三種形式的循環(huán)一一順序、選擇和重復。 然后按照以下四個過程從功能圖中生成測試用例。1. 生成局部測試用例。在每個狀態(tài)中，從因果圖生成局部測試用例。局部 測試用例由原因值（輸入數據）組合與對應的結果值（輸出數據或狀態(tài)）構成。2. 測試路徑生成。利用上面的規(guī)則（順序、選擇、重復）生成從初始狀態(tài) 到最后狀態(tài)的測試路徑。3. 測試用例合成。合成測試路徑與功能圖中每個狀態(tài)中的局部測試用例， 結果是初始狀態(tài)到最后狀態(tài)的一個狀態(tài)序列， 以及每個狀態(tài)中輸入數據與對應輸 出數據的組合。4. 測試用

5、例的合成算法。采用條件構造樹。二、操作步驟及實例分析借鑒實例（）一一手機中MP3的播放功能。在手機中使用MP3 R鍵功能為倒退，P鍵功能為播放，F鍵功能為快進，RC 鍵功能為錄音，S鍵功能為暫停；其中沒有選擇 MP3曲目時不能按任何鍵，并且 當MP3曲目在起點時不能按R鍵，當MP3曲目在末端時不能按P、F鍵；MP3只 有在暫停狀態(tài)下才可以錄音。本工程方法具體的實施步驟如下：步驟 1：繪制狀態(tài)遷移圖步驟2:定義狀態(tài)一一條件表當前狀態(tài)事件下一狀態(tài)輸出中途停止P播放F前進R后退RCVr.錄曰播放F前進R后退S中途停止前進P播放R后退S中途停止自動終點停止后退P播放F前進S中途停止自動終點停止Vr.

6、錄曰S停止起點停止P播放F前進RC錄曰終點停止R后退步驟3:根據狀態(tài)遷移圖推到測試路徑-a從初始狀態(tài)節(jié)點（可以有多個）出發(fā)，依據廣度優(yōu)先原則遍歷狀態(tài)遷移圖, 遍歷到結束狀態(tài)節(jié)點或已經遍歷過的節(jié)點為一次遍歷結束，得到一條測試路 徑。-b選取需要測試的路徑，達到規(guī)定的路徑覆蓋率。這里每條路經對應一個或幾個測試用例規(guī)格。其中“覆蓋路徑”指該用例覆蓋的路徑的分支序列；“覆蓋狀態(tài)一一條件組合”指該分支序列上各狀態(tài)點和條件的組合。用例編號測試用例覆蓋路徑覆蓋的狀態(tài)條件組合為了更好地進行遍歷，可以借助于狀態(tài)轉換樹，使用狀態(tài)轉換樹首先要確定 一個根節(jié)點，比如狀態(tài)遷移圖中的“起點停止”狀態(tài)，然后從該狀態(tài)往后延伸

7、， 有三個方向，可以分別轉換到播放狀態(tài)、快進狀態(tài)，錄音狀態(tài)。然后再分別從這 三個狀態(tài)往后延伸，直到所有的狀態(tài)轉換都包含到該狀態(tài)轉換樹中。 從根節(jié)點到 最后的葉子節(jié)點就是需要測試的路徑。圖：手機中MP3的播放功能狀態(tài)轉換樹步驟 4：選取測試數據，構造測試用例 對選定的每條需要測試的路徑， 結合等價類、 邊界值分析， 確定每個狀態(tài)節(jié) 點的輸入， 沿著該路經通過表格將各種測試數據的輸入輸出對應起來， 這樣就完 成了測試用例的設計。如果有足夠的時間， 就應該測試軟件的每一個分支不僅是連接兩個狀態(tài) 的每一條線， 而是每一種線路組合。 但是覆蓋所有分支是不可能的， 正如對數據 等價分配一樣， 大量的可能性

8、也需要減少可操作的測試用例數目。 我們可以通過 以下 5 種方法減少測試用例：1. 每種狀態(tài)至少訪問一次。無論用什么方法，必須測試每一種狀態(tài)。2. 測試看起來最常見最普遍的狀態(tài)轉換。我們可以根據審查產品說明書時 分析收集到的信息確定某些用戶情況可能比其他更常見。3. 測試狀態(tài)之間最不常用的分支。這些分支是最容易被產品設計者和程序 員忽視的。4. 測試所有錯誤狀態(tài)及其返回值。錯誤沒有得到正確處理、錯誤提示信息 不正確、修復錯誤時未正確恢復軟件等情況是常有的。5. 利用工具自動執(zhí)行狀態(tài)轉換測試。步驟 5：其他考慮 運用其他測試方法，如錯誤推測法等增加異常測試等非正常性測試用例。三、實際應用狀態(tài)遷移

9、圖法的核心在于通過狀態(tài)轉換樹將不同狀態(tài)之間的轉換串起來進 行測試， 而這里所說的轉換也可以看成是修改、 改變， 因此凡是被涉及到改變的 地方都可以考慮使用狀態(tài)遷移圖法。狀態(tài)遷移圖法主要適用于以下幾種類似情 況：1. 播放器、手機等存在工作狀態(tài)不斷改變的系統(tǒng)；2. 編輯功能，如修改字體顏色、大小、格式等等。四、總結到目前為止，我們測試的是數據，包括數字、文字、軟件輸入和輸出。軟件 測試的另一方面是通過不同的狀態(tài)驗證程序的邏輯流程。 軟件狀態(tài)是指軟件當前 所處的情況或者模式，例如啟動Windows畫圖程序，程序處于鉛筆繪畫狀態(tài)，我 們可以通過選中噴槍工具改變軟件的狀態(tài)， 使它處于噴涂狀態(tài)， 也可以

10、通過選擇 其他工具、菜單項、顏色等使軟件的代碼進入某一個流程分支， 觸發(fā)一些數據位。 設置某些變量， 讀取某些數據， 轉入一個新的狀態(tài)。 軟件測試人員必須測試程序 的這些狀態(tài)及其轉換。如同窮舉數據測試是不可能的一樣。 除了極其簡單的程序之外， 基本上不可 能覆蓋所有程序分支， 達到所有狀態(tài)。 目前軟件越來越復雜， 特別是為了迎合日 益豐富的用戶界面，提供了太多選擇和選項，致使程序分支爆炸式增長: 與著名的流動推銷員問題類似 : 給定城市數目，以及任何兩個城市之間的距離，設法找 出訪問到每一個城市并返回起點的最短路線。 如果只有 5 個城市，則可以快速計 算出共有 120 條不同的路線。走遍所有

11、路線，從中找到最短的路線并不是太難， 花費不了太長時間。如果城市數目增加到成百上千 （ 或者在測試用例中增加成百 上千種狀態(tài) ） ，就形成一個難以解決的問題。要減少測試的風險， 盡量全面測試程序的狀態(tài)及其轉換流程， 可以首先根據 產品說明書建立一個狀態(tài)轉換圖， 用來描述系統(tǒng)設計和指導我們進行測試， 然后 運用等價分配技術選擇要測試的狀態(tài)和分支，這將是十分有效的方法。所以，狀態(tài)遷移圖法實際上是測試了各種狀態(tài)的轉換， 這些狀態(tài)轉換的測試 在實際工作中是容易遺漏的。 只要能將這些狀態(tài)的轉換測試覆蓋到， 是否采用了 狀態(tài)遷移圖法其實并不重要， 因為狀態(tài)遷移圖法僅僅是給出了一種將多個狀態(tài)的 轉換串起來進行測試的思路而已。綜上所述，狀態(tài)轉換圖應包括以下條目：1. 軟件可能進入的每