《軟件測(cè)試》課件：第3課 黑盒測(cè)試技術(shù)

黑盒測(cè)試技術(shù)

陳大衛(wèi)Wednesday,January11,2023黑盒測(cè)試技術(shù)一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go>√黑盒測(cè)試技術(shù)一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go>正常情況；非正常情況；邊界情況；非法情況；極端情況（強(qiáng)度測(cè)試）；性能測(cè)試；兼容性，用戶友好性。一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則黑盒測(cè)試策略何時(shí)結(jié)束？覆蓋率？測(cè)試方法的選擇。一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則測(cè)試準(zhǔn)則√黑盒測(cè)試技術(shù)一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go> 是一種典型的黑盒測(cè)試方法，即用這一方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例完全不考慮程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而是只根據(jù)對(duì)程序的要求和說明，即需求規(guī)格說明書。把說明中對(duì)輸入的要求和輸出的要求區(qū)別開來并加以分解。二、等價(jià)類劃分等價(jià)類劃分 由于窮舉測(cè)試的辦法數(shù)量太大，以至于無法實(shí)際完成，自然促使我們要在大量的可能數(shù)據(jù)中選取其中的一部分作為測(cè)試用例。問題在于如何選取——等價(jià)類劃分。二、等價(jià)類劃分選取等價(jià)類劃分方法的原因 等價(jià)類劃分的辦法是把程序的輸入域劃分成若干部分，然后從每個(gè)部分中選取少數(shù)代表性數(shù)據(jù)當(dāng)作測(cè)試用例。二、等價(jià)類劃分等價(jià)類劃分有效等價(jià)類無效等價(jià)類二、等價(jià)類劃分等價(jià)類劃分方法簡(jiǎn)介

有效等價(jià)類指的是對(duì)程序的規(guī)格說明是有意義的、合理的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。在具體問題中，有效等價(jià)類可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。二、等價(jià)類劃分等價(jià)類劃分方法簡(jiǎn)介

無效等價(jià)類指對(duì)程序的規(guī)格說明是不合理的或無意義的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。對(duì)于具體的問題，無效等價(jià)類至少應(yīng)有一個(gè)，也可能有多個(gè)。（1）如果輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個(gè)數(shù)，則可確定一個(gè)有效等價(jià)類和兩個(gè)無效等價(jià)類。二、等價(jià)類劃分確定等價(jià)類的原則 例如，程序的規(guī)格說明中提到的輸入條件包括“…項(xiàng)數(shù)可以從1到999…，”則可以取有效等價(jià)類“1<項(xiàng)數(shù)<999”。無效等價(jià)類為“項(xiàng)數(shù)<1”及“項(xiàng)數(shù)>999”。又如，程序規(guī)格說明中提到“…學(xué)生允許選修2至4門課…”，有效等價(jià)類可取“選課2至4門”，無效等價(jià)類為“只選一門或未選課”及“選課超過4門”。（2）輸入條件規(guī)定了輸入值的集合，或是規(guī)定了“必須如何”的條件，則可確定一個(gè)有效等價(jià)類和一個(gè)無效等價(jià)類。二、等價(jià)類劃分 例如，某程序的規(guī)格說明中提到的輸入條件包括“…統(tǒng)計(jì)全國(guó)各省、市、自治區(qū)的人口…”，則應(yīng)取“國(guó)內(nèi)省、市、自治區(qū)”為有效等價(jià)類，“非國(guó)內(nèi)省、市、自治區(qū)”為無效等價(jià)類。（3）如果我們確知，已劃分的等價(jià)類中各元素在程序中的處理方式是不同的，則應(yīng)將此等價(jià)類進(jìn)一步劃分成更小的等價(jià)類。二、等價(jià)類劃分等價(jià)類表格形式：二、等價(jià)類劃分（1）為每個(gè)等價(jià)類規(guī)定一個(gè)唯一的編號(hào)。二、等價(jià)類劃分確定測(cè)試用例步驟:（2）設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價(jià)類。重復(fù)這一步，最后使得所有有效等價(jià)類均被測(cè)試用例所覆蓋。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使其只覆蓋一個(gè)無效等價(jià)類。重復(fù)這一步使所有無效等價(jià)類均被覆蓋。黑盒測(cè)試技術(shù)√一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go>等價(jià)類劃分方法并沒有考慮到輸入情況的各種組合，也沒考慮到各個(gè)輸入情況之間的相互制約關(guān)系。三、因果圖為何采用因果圖:這樣做盡管考慮到各個(gè)輸入條件可能出錯(cuò)的多種情況，但多個(gè)輸入條件組合起來出錯(cuò)的情況卻被忽略了。采用因果圖方法（Cause-EffectGraphing）能夠幫助我們按一定步驟地選擇測(cè)試用例，同時(shí)還能為我們指出，程序規(guī)格說明描述中存在著什么問題。（1）分析程序規(guī)格說明的描述中，那些是原因，那些是結(jié)果。原因常常是輸入條件或是輸入條件的等價(jià)類。而結(jié)果是輸出條件。三、因果圖測(cè)試用例選擇步驟：（2）分析程序規(guī)格說明中的描述中語義的內(nèi)容，并講其表示成連接各個(gè)原因與各個(gè)結(jié)果的“因果圖”。（3）由于語法或環(huán)境的限制，有些原因和結(jié)果的組合情況是不可能出現(xiàn)的。為表明這些特定的情況，在因果圖上使用若干個(gè)特殊的符號(hào)標(biāo)明約束條件。（4）把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。（5）把判定表中每一列表示的情況寫成測(cè)試用例。三、因果圖因果圖法介紹：

因果圖的四種符號(hào)：三、因果圖因果圖法介紹：

因果圖的四種符號(hào)：三、因果圖因果圖法介紹：

因果圖的四種符號(hào)：三、因果圖因果圖法介紹：

因果圖的四種符號(hào)：三、因果圖因果圖法介紹： 因果圖的四種符號(hào)： 說明：ci表示原因，通常置于圖的左部；ei表示結(jié)果，通常在圖的右部。ci和ei均可取值0或1，0表示某狀態(tài)不出現(xiàn)，1表示某狀態(tài)出現(xiàn)。三、因果圖因果圖法介紹： 在實(shí)際問題中，輸入狀態(tài)相互之間還可能存在某些依賴關(guān)系，稱之為“約束”。比如，某些輸入條件本身不可能同時(shí)出現(xiàn)。輸出狀態(tài)之間也往往存在約束。在因果圖中，用特定的符號(hào)標(biāo)明這些約束。三、因果圖因果圖法介紹：E約束（異）：a和b中至多有一個(gè)可能為1，即a和b不能同時(shí)為1。三、因果圖因果圖法介紹：I約束（或）：a、b和c中至少有一個(gè)必須是1，即a、b和c不能同時(shí)為0。三、因果圖因果圖法介紹：O約束（唯一）：a和b必須有且僅有一個(gè)為1。三、因果圖因果圖法介紹：R約束（要求）：a是1時(shí)，b必須為1，即不可能a是1時(shí)b是0。三、因果圖因果圖法介紹： 輸出條件有的約束只有M約束（強(qiáng)制）：若結(jié)果a是1時(shí)，則b的結(jié)果強(qiáng)制為0。三、因果圖 小結(jié)，在較為復(fù)雜的問題中，因果圖這個(gè)方法是十分有效的，它能有力地幫助我們確定測(cè)試用例。當(dāng)然，如果哪個(gè)開發(fā)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段就采用了判定表，也就不必再畫因果圖，而是可以直接利用判定表設(shè)計(jì)測(cè)試用例了。黑盒測(cè)試技術(shù)√一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go>利用因果圖來設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，作為輸入條件的原因與輸出結(jié)果之間的因果關(guān)系，有時(shí)很難從軟件需求規(guī)格說明書得出，而且即使是對(duì)于一般中小規(guī)模的軟件，畫出的因果圖也可能非常龐大，以至于據(jù)此因果圖而得到的測(cè)試用例數(shù)目將達(dá)到驚人的程度，給軟件測(cè)試工作帶來在人工、機(jī)時(shí)、費(fèi)用上的沉重負(fù)擔(dān)。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法為何采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法:為了有效地、合理地減少測(cè)試的工時(shí)與費(fèi)用，可以利用在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中行之有效的正交實(shí)驗(yàn)法，進(jìn)行測(cè)試用例的設(shè)計(jì)。 是從大量的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)中挑選出適量的、有代表性的點(diǎn)，應(yīng)用依據(jù)伽羅瓦理論導(dǎo)出的“正交表”，合理地安排實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法: 在正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法中，通常把判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)叫做實(shí)驗(yàn)的指標(biāo)，把有可能影響實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的條件稱為因子，而影響實(shí)驗(yàn)因子的，叫做因子的水平（或狀態(tài)）。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法: 軟件功能測(cè)試，作為實(shí)驗(yàn)的一種，完全可以利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，來進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的選擇，以提高測(cè)試的效率。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法: 首先要根據(jù)被測(cè)軟件的規(guī)格說明書找出影響其功能實(shí)現(xiàn)的操作對(duì)象和外部因素，把它們當(dāng)作因子，而把各個(gè)因子的取值當(dāng)作狀態(tài)，構(gòu)造出二元的因素分析表。然后，利用正交表進(jìn)行各因子的狀態(tài)的組合，構(gòu)造有效的測(cè)試輸入數(shù)據(jù)集。這樣得出的測(cè)試用例集中，測(cè)試用例的數(shù)目將大大減少。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法如何使用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法: 在實(shí)際測(cè)試時(shí)，用戶所提供的被測(cè)軟件的功能說明，往往是非形式化的，很難滿足構(gòu)造因素分析表的需要。因此需要對(duì)軟件規(guī)格說明書的功能要求進(jìn)行劃分，把整體的概要性的功能要求進(jìn)行層層分解與展開。分解成具體的，有相對(duì)獨(dú)立性的基本的功能要求，這樣就可以把被測(cè)軟件中所有的因子都確定下來，并為確定各因子的權(quán)值提供參考的依據(jù)。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法提取功能說明，構(gòu)造因子——狀態(tài)表 接下來，由用戶會(huì)同測(cè)試人員根據(jù)軟件規(guī)格說明書，確定各個(gè)因子的取值，即因子的狀態(tài)。由于有些因子的取值范圍較廣，我們必須進(jìn)行采樣取值，在各個(gè)不同的取值區(qū)間上取典型值與邊界值，并重點(diǎn)選取某些具有特定意義的取值點(diǎn)。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法提取功能說明，構(gòu)造因子——狀態(tài)表 確定因子與狀態(tài)是設(shè)計(jì)測(cè)試用例的關(guān)鍵，因此需要盡可能全面、準(zhǔn)確地確定取值，以確保測(cè)試用例的設(shè)計(jì)做到完整與有效。 因子與狀態(tài)填入用二維表格形式表示的因子——狀態(tài)表。四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法提取功能說明，構(gòu)造因子——狀態(tài)表四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的特點(diǎn)：1、節(jié)省測(cè)試工作時(shí)。2、可控制生成的測(cè)試用例的數(shù)量。3、測(cè)試用例具有一定的覆蓋度。黑盒測(cè)試技術(shù)√一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go> 實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，對(duì)邊界附近的處理必須給予足夠的重視，為檢驗(yàn)邊界附近的處理專門設(shè)計(jì)測(cè)試用例，常常取得良好的測(cè)試效果。五、邊值分析邊值分析：（1）如果輸入條件規(guī)定了取值范圍，或是規(guī)定了值的個(gè)數(shù)，則應(yīng)以該范圍的邊界內(nèi)及剛剛超出范圍的邊界外的值，或是分別對(duì)最大、最小個(gè)數(shù)及稍小于最小、稍大于最大個(gè)數(shù)作為測(cè)試用例。五、邊值分析注意遵循以下幾條原則：（2）針對(duì)規(guī)格說明的每個(gè)輸出條件使用上面的規(guī)則。（3）如果程序規(guī)格說明中提到的輸入或輸出域是個(gè)有序的集合（如順序文件、表格等），就應(yīng)注意選取有序集的第一個(gè)和最后一個(gè)元素作為測(cè)試用例。五、邊值分析注意遵循以下幾條原則：（4）分析規(guī)格說明，找出其他的可能邊界條件。實(shí)例：

“某一為學(xué)生考試試卷評(píng)分和成績(jī)統(tǒng)計(jì)的程序，其規(guī)格說明指出了對(duì)程序的要求：程序的輸入文件由80個(gè)字符的一些記錄組成，這些記錄分為三組：（1）標(biāo)題：這一組只有一個(gè)記錄，其內(nèi)容為輸出報(bào)告的名字。（2）試卷各題標(biāo)準(zhǔn)答案記錄：每個(gè)記錄均在第80個(gè)字符處標(biāo)以數(shù)字“2”。該組的第一個(gè)記錄的第1至第3個(gè)字符為題目編號(hào)（取值1—999）。第10至59個(gè)字符給出第1至第50題的答案（每個(gè)合法字符表示一個(gè)答案）。該組的第2，第3，等等記錄相應(yīng)為第51至第100，第101至第150，等等題的答案。（3）每個(gè)學(xué)生的答卷描述：該組中每個(gè)記錄的第80個(gè)字符均為數(shù)字“3”。每個(gè)學(xué)生的答卷在若干個(gè)記錄中給出。如甲的首記錄第1至第9字符給出學(xué)生姓名及學(xué)號(hào)，第10至59字符列出的是甲所做的第1至第50題的答案。若試題數(shù)超過50，則其第2，第3，等等記錄分別給出他的第51至第100，第101至150，等等題的解答。然后是學(xué)生乙的答案記錄。五、邊值分析黑盒測(cè)試技術(shù)√一、黑盒測(cè)試策略與準(zhǔn)則go>二、等價(jià)類劃分go>三、因果圖go>四、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法go>五、邊值分析go>六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試go>判定表（DecisionTable）六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試 在一些數(shù)據(jù)處理問題中，某些操作是否實(shí)施依賴多個(gè)邏輯條件的取值。也即在這些邏輯條件取值的組合所構(gòu)成的多種情況下，分別執(zhí)行不同的操作。處理這類問題的一個(gè)非常有力的分析和表達(dá)工具是判定表。判定由四個(gè)部分組成：條件茬（ConditionStub）動(dòng)作茬（ActionStub）條件項(xiàng)（ConditionEntry）動(dòng)作項(xiàng)（ActionEntry）六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試判定表（DecisionTable）驅(qū)動(dòng)測(cè)試判定表的化簡(jiǎn)六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試條件茬條件項(xiàng)動(dòng)作茬動(dòng)作項(xiàng)判定表最突出的優(yōu)點(diǎn)是：它能把復(fù)雜的問題按各種可能的情況一一列舉出來，簡(jiǎn)明而易于理解，也可避免遺漏。六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試它的不足之處在于，不能表達(dá)重復(fù)執(zhí)行的動(dòng)作，例如循環(huán)結(jié)構(gòu)。 一些軟件的功能需求可用判定表表達(dá)得非常清楚，在檢驗(yàn)程序的功能時(shí)判定表也就成為一個(gè)非常有力的工具。六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試判定表在功能測(cè)試中的應(yīng)用：（1）當(dāng)條件1和條件2滿足，并且條件3和條件4不滿足，或者當(dāng)條件1、3和條件4滿足時(shí)，要執(zhí)行操作1。（2）在任何一個(gè)條件都不滿足時(shí)，要執(zhí)行操作2。（3）當(dāng)條件1不滿足時(shí)，而條件4被滿足時(shí)，要執(zhí)行操作3。六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試?yán)纾阂卉浖囊?guī)格說明指出：六、判定表驅(qū)動(dòng)測(cè)試（1）規(guī)格說明以判定表形式給出，或