軟件工程第九章軟件測試

軟件測試第九章本章要點

掌握軟件測試的目標(biāo)與原則；

理解軟件測試方法；

掌握等價類劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法等黑盒法測試用例的設(shè)計；

熟悉邏輯覆蓋法等白盒法測試用例的設(shè)計；

理解軟件測試的過程；

了解軟件測試工具；

了解軟件調(diào)試概念；

了解面向?qū)ο筌浖y試的特點。9.1軟件測試概述第9章軟件測試的目的是為了發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品中存在的軟件缺陷，進而保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。軟件測試是軟件開發(fā)過程中的一個重要階段，是軟件產(chǎn)品正式投入運行前，對軟件需求分析、設(shè)計規(guī)格說明和編碼的最終復(fù)審，是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵步驟。軟件測試的結(jié)果也是分析軟件可靠性的重要依據(jù)。測試階段的根本目標(biāo)是以最少的人力、物力和時間，盡可能多地發(fā)現(xiàn)并排除軟件中潛在的錯誤，最終把一個高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)交給用戶使用。9.1.1軟件測試的目標(biāo)9.1軟件測試概述第9章在軟件測試中，應(yīng)注意以下指導(dǎo)原則：（1）所有測試都應(yīng)追溯到需求。（2）堅持“盡早地和不斷地進行軟件測試”。（3）測試用例應(yīng)由輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期的輸出結(jié)果兩部分組成。（4）程序員應(yīng)避免測試自己的程序。（5）在設(shè)計測試用例時，應(yīng)當(dāng)包括合理的輸入條件和不合理的輸入條件。（6）充分注意測試中的群集現(xiàn)象。（7）嚴格執(zhí)行測試計劃，排除測試的隨意性。（8）應(yīng)當(dāng)對每個測試結(jié)果做全面檢查。（9）在測試程序時，不僅要檢驗程序是否做了該做的事，還要檢驗程序是否做了不該做的事。（10）應(yīng)長期保留所有測試用例。9.1.2軟件測試的原則9.1軟件測試概述第9章軟件測試時需要三類測試信息流，如圖9-1所示。9.1.3軟件測試的信息流9.2軟件測試方法第9章軟件測試方法很多，按照測試過程是否執(zhí)行程序來分，一般分為靜態(tài)測試方法和動態(tài)測試方法。動態(tài)測試方法又根據(jù)測試用例的設(shè)計方法不同，分為黑盒測試和白盒測試兩類。測試方法的分類如圖9-2所示。9.2軟件測試方法第9章靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等，是指不在計算機上執(zhí)行被測試軟件，而是采用人工檢測和計算機輔助靜態(tài)分析的手段對程序進行檢測。靜態(tài)測試可以由人工進行，充分發(fā)揮人的邏輯思維優(yōu)勢，也可以借助軟件工具自動進行。經(jīng)驗表明，人工測試能有效發(fā)現(xiàn)30%～70%的邏輯設(shè)計錯誤和編碼錯誤。（1）人工測試：是指不依靠計算機而靠人工審查程序或評審軟件。人工審查程序的重點是對編碼質(zhì)量的檢查，而軟件審查除了審查編碼還要對各階段的軟件產(chǎn)品（各種文檔）進行復(fù)查。人工檢測可以發(fā)現(xiàn)計算機不易發(fā)現(xiàn)的錯誤，特別是軟件總體設(shè)計和詳細設(shè)計階段的錯誤。（2）計算機輔助靜態(tài)分析：指不需要執(zhí)行所測試的程序，而只是通過掃描程序正文，對程序的數(shù)據(jù)流和控制流等信息進行分析，找出系統(tǒng)的缺陷，得出測試報告。9.2.1靜態(tài)測試9.2軟件測試方法第9章動態(tài)測試是真正運行被測程序，在執(zhí)行過程中，通過輸入有效的測試用例，對輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系進行分析，以達到檢測的目的。通常意義上的測試大多是指動態(tài)測試。設(shè)計高效、合理的測試用例是動態(tài)測試的關(guān)鍵。同測試任何產(chǎn)品一樣，動態(tài)測試一般有黑盒測試法與白盒測試法兩種，前者是測試產(chǎn)品的功能，后者是測試產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程。9.2.2動態(tài)測試9.2軟件測試方法第9章1．黑盒測試法黑盒法又稱功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試，該方法把被測試對象看成一個不透明的“黑盒子”，測試人員完全不考慮程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程，只在軟件的接口（界面）處進行測試，依據(jù)需求說明書，檢查程序是否滿足功能要求，是否能很好地接收數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生正確的輸出。通過黑盒測試主要發(fā)現(xiàn)以下錯誤：（1）是否有不正確或遺漏了的功能。（2）界面是否有錯，能否正確地接受輸入數(shù)據(jù)，能否產(chǎn)生正確的輸出信息。（3）是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤。（4）性能是否滿足要求。（5）是否有初始化或終止性錯誤。9.2.2動態(tài)測試9.3測試用例的設(shè)計第9章常用的黑盒測試技術(shù)有等價類劃分、邊界值分析、錯誤推測法、因果圖等。1.等價類劃分法(1)等價類劃分法的基本思想把所有可能的輸入或輸出數(shù)據(jù)（有效的和無效的）劃分成若干個等價的子集，稱為等價類，使得每個子集中的一個典型值在測試中的作用與這一子集中所有其他值的作用相同，可從每個子集中選取一組數(shù)據(jù)來測試程序，這種方法稱等價類劃分法。等價類可分為有效等價類和無效等價類兩種。前者主要用來檢驗程序是否實現(xiàn)了規(guī)格說明中的功能；后者主要用來檢驗程序否做了規(guī)格說明以外的事情。9.3.1黑盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章(2)等價類劃分的一般規(guī)則劃分等價類需要一定的經(jīng)驗，下面幾條啟發(fā)式規(guī)則有助于等價類的劃分:①如果輸入條件是一個布爾量，則可定義一個有效等價類和一個無效等價類。②如果輸入條件規(guī)定了確切的取值范圍，可定義一個有效等價類和兩個無效等價類。③如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)，則可定義一個有效等價類和兩個無效等價類。④如規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，且程序?qū)Σ煌斎胫底霾煌幚?，則每個允許的輸入值是一個有效等價類，并有一個無效等價類(所有不允許的輸入值的集合)。⑤如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵循的規(guī)則，可確定一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則)。⑥如已劃分的等價類各元素在程序中的處理方式不同，則應(yīng)將此等價類進一步劃分成更小的等價類。⑦如果處理對象是表格，則應(yīng)使用空表、只含1項的表，包含多項的表。9.3.1黑盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章（3）用等價類劃分法設(shè)計測試用例的步驟①劃分等價類，形成等價類表，為每一等價類規(guī)定一個唯一的編號；②根據(jù)等價類選取相應(yīng)的測試用例。設(shè)計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有有效等價類均被覆蓋。設(shè)計一個新的測試用例，使其覆蓋一個而且只覆蓋一個尚未覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有無效等價類均被覆蓋。注意：通常程序發(fā)現(xiàn)一類錯誤后就不再檢查是否還有其他錯誤，因此，應(yīng)該使每個測試方案只覆蓋一個無效的等價類。9.3.1黑盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章2.邊界值分析法邊界值分析是一種補充等價類劃分法的測試用例設(shè)計技術(shù)。邊界值分析就是測試邊界線數(shù)據(jù)。使用邊界值分析法設(shè)計測試用例時，應(yīng)考慮選取正好等于、剛剛大于和剛剛小于邊界的值作為測試數(shù)據(jù)，這樣發(fā)現(xiàn)程序中錯誤的概率較大。3.錯誤推測法錯誤推測法是根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)計測試用例以找出可能存在但尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的方法。錯誤推測法的基本思想是：列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，根據(jù)這些情況選擇測試用例。9.3.1黑盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章4.因果圖法因果圖法用于檢查程序輸入條件的各種組合情況。等價類劃分法和邊界值分析法都側(cè)重考慮輸入數(shù)據(jù)，而因果圖法主要考慮輸入數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。該方法能夠生成沒有重復(fù)的且發(fā)現(xiàn)錯誤能力強的測試用例，而且對輸入輸出數(shù)據(jù)同時進行分析。9.3.1黑盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章9.3.2白盒技術(shù)9.3測試用例的設(shè)計第9章前面介紹的軟件測試方法，各有所長。每種方法都能設(shè)計出一組有用的測試用例，用這組用例可能容易發(fā)現(xiàn)某種類型的錯誤，但可能不易發(fā)現(xiàn)另一種類型的錯誤。因此，對軟件系統(tǒng)進行實際測試時，應(yīng)該聯(lián)合使用各種測試方法，形成綜合策略。通常是先用黑盒法設(shè)計基本的測試用例，再用白盒法補充一些必要的測試用例。具體方法如下：（1）在任何情況下都應(yīng)該使用邊界值分析方法。（2）用等價類劃分法補充測試用例。（3）用錯誤推測法補充測試用例。（4）對照程序邏輯，檢查已經(jīng)設(shè)計出的測試用例的邏輯覆蓋程度，如果沒有達到所要求的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)當(dāng)再補充一些測試用例。（5）如果程序的功能說明中含有輸入條件的組合情況，則一開始就可選用因果圖法。9.3.3綜合測試策略9.3測試用例的設(shè)計第9章下面給出一個三角形分類程序的測試方案的設(shè)計。程序的功能是，讀入三個整數(shù)值代表三角形的三條邊的長度，程序判斷這三個值能否構(gòu)成三角形，如果能夠，則輸出三角形是等邊、等腰或任意三角形的分類信息。綜合使用邊界值分析、等價類劃分和錯誤推測等技術(shù)為此程序設(shè)計測試用例。第一步：確定測試策略。因為在本例中對被測程序已有明確的要求，即：判斷能否構(gòu)成三角形，如能構(gòu)成，則再判斷能構(gòu)成等邊、等腰或任意三角形哪一種。因此，可首先運用黑盒測試法設(shè)計測試用例，然后再用白盒測試法驗證其完整性，必要時再補充測試用例。第二步：在黑盒測試中首先要用等價類劃分法劃分輸入等價類，然后用邊值分析法和錯誤推測法作補充。9.3.4測試實例分析9.4軟件測試步驟第9章與軟件的開發(fā)過程類似，測試必須分步驟進行。對于大型的軟件系統(tǒng)，測試基本上由單元測試、集成測試、確認測試和系統(tǒng)測試四個步驟組成，如圖9-4所示。9.4軟件測試步驟第9章單元測試又稱模塊測試，主要是檢查每個程序模塊是否正確實現(xiàn)了規(guī)定的功能。集成測試又稱組裝測試，主要檢查概要設(shè)計中模塊接口設(shè)計問題。確認測試主要檢查已實現(xiàn)的軟件是否滿足需求說明書中確定的各種需求。系統(tǒng)測試是綜合檢驗軟件與整個計算機系統(tǒng)的測試。測試的每個過程都可以采用靈活的測試方法和測試策略，通常在單元測試中采用白盒測試方法，而在其他測試中主要采用黑盒測試方法。9.4軟件測試步驟第9章單元測試是對軟件設(shè)計的最小單位——程序模塊的測試，也是對程序模塊進行正確性檢驗的測試，其目的在于發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種差錯。通常單元測試可以放在編碼階段，程序員在編寫完成一個模塊且無編譯錯誤后就可以進行，主要是檢查模塊是否實現(xiàn)了詳細設(shè)計說明書規(guī)定的模塊功能和算法。單元測試需要從程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)設(shè)計測試用例，通常采用白盒測試方法，以路徑覆蓋為最佳測試準(zhǔn)則。多個模塊可以并行獨立地進行單元測試。9.4.1單元測試9.4軟件測試步驟第9章1．單元測試的內(nèi)容單元測試的內(nèi)容主要有以下五方面：（1）模塊接口測試（2）局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試（3）重要路徑測試（4）錯誤處理測試（5）邊界測試9.4.1單元測試9.4軟件測試步驟第9章2．單元測試的步驟（1）配置測試環(huán)境（2）編寫測試數(shù)據(jù)（3）進行多個單元的并行測試9.4.1單元測試9.4軟件測試步驟第9章集成測試也稱組裝測試或聯(lián)調(diào)，是在單元測試的基礎(chǔ)上，將所有模塊按照軟件設(shè)計要求組裝成系統(tǒng)并進行測試的過程。組裝測試主要通過檢查模塊間的結(jié)構(gòu)和通信發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計階段產(chǎn)生的錯誤，通常采用黑盒測試方法。在組裝測試過程中，需要考慮如下幾個問題：（1）數(shù)據(jù)穿越模塊接口是否會丟失。（2）一個模塊的功能是否會對另一個模塊的功能產(chǎn)生不利的影響。（3）各個子功能組合起來，能否達到預(yù)期要求的父功能。（4）全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否有問題。（5）單個模塊的誤差累積起來，是否會放大，以至于達到不能接受的程度。9.4.2集成測試9.4軟件測試步驟第9章把多個模塊組裝成系統(tǒng)，通常有兩種方式：非漸增式組裝和漸增式組裝。1．非漸增式組裝方式也稱整體拼裝。即將單元測試后的模塊按照系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖一次性集成起來，然后進行全程序測試。其優(yōu)點是效率高，缺點是發(fā)現(xiàn)錯誤難以診斷定位，所以又稱“莽撞測試”，只適宜小規(guī)模的系統(tǒng)。2．漸增式組裝方式也稱增殖式方式。從一個模塊開始，測試一次添加一個模塊，邊組裝邊測試，以發(fā)現(xiàn)與接口相聯(lián)系的問題，直至所有模塊全部集成到程序中。該方式適合于大規(guī)模的系統(tǒng)。漸增式組裝方式有兩種：自頂向下組裝和自底向上組裝。9.4.2集成測試9.4軟件測試步驟第9章確認測試也稱有效性測試，目的是確認組裝完畢的軟件是否滿足軟件需求規(guī)格說明書的要求。典型的確認測試通常包括有效性測試和軟件配置審查等內(nèi)容，測試結(jié)束后，軟件就要交付驗收了。1.有效性測試2.軟件配置審查3.α測試β測試4.驗收測試9.4.3確認測試9.4軟件測試步驟第9章系統(tǒng)測試是把已經(jīng)經(jīng)過確認的軟件納入實際運行環(huán)境中，與其他系統(tǒng)成分組合在一起進行測試。其目的是檢查軟件能否與系統(tǒng)的其余部分協(xié)調(diào)運行，并且實現(xiàn)軟件需求規(guī)格說明書的要求。系統(tǒng)測試是驗收測試的一部分，應(yīng)由用戶單位組織實施。軟件開發(fā)單位應(yīng)該為系統(tǒng)測試創(chuàng)造良好的條件，負責(zé)回答和解決測試中可能發(fā)現(xiàn)的一切質(zhì)量問題。常見的系統(tǒng)測試主要有以下幾方面。（1）恢復(fù)測試：主要檢查系統(tǒng)的容錯能力。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時，能否在指定時間間隔內(nèi)修正錯誤并重新啟動系統(tǒng)?；謴?fù)測試首先要采用各種辦法強迫系統(tǒng)失敗，然后驗證系統(tǒng)能否盡快恢復(fù)。9.4.4系統(tǒng)測試9.4軟件測試步驟第9章（2）安全測試：主要檢查系統(tǒng)對非法侵入的防范能力。安全測試期間，測試人員假扮非法入侵者，采用各種辦法試圖突破防線，檢驗系統(tǒng)預(yù)防機制的漏洞。（3）強度測試：主要檢查程序?qū)Ξ惓Ｇ闆r的抵抗能力。強度測試總是迫使系統(tǒng)在異常的資源配置下運行。如運行一些超過正常輸入量或需要最大存儲空間的測試用例。（4）性能測試：主要檢查軟件在集成的系統(tǒng)中的運行性能。它對實時系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)尤為重要。性能測試常與強度測試相結(jié)合進行。經(jīng)常需要其他軟硬件的配套支持。9.4.4系統(tǒng)測試9.5軟件測試工具簡介第9章測試工具即測試軟件，就是可以替代部分人工測試工作的高效測試手段，既可以顯著減少測試開銷，也能夠保證測試的有效性。但到目前為止，完全自動化的測試軟件還沒有實現(xiàn)，自動化測試只是針對大部分的測試工作。市場上有獨立的軟件測試工具，也有集成多個功能的自動測試工具集。下面簡要介紹一些自動測試工具。1．靜態(tài)分析程序2．動態(tài)分析程序3．?dāng)嘌蕴幚沓绦?．測試數(shù)據(jù)生成程序5．文件比較程序6．性能測試工具9.6調(diào)試第9章軟件測試的目的是盡可能多地發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，而調(diào)試則是指成功的測試之后才開始的工作。調(diào)試的目的是根據(jù)測試時發(fā)現(xiàn)的錯誤，找出錯誤的原因和具體位置，并改正錯誤，因此，調(diào)試也稱為糾錯或排錯。測試與調(diào)試的不同如表9-8所示。9.6.1調(diào)試的目的和步驟9.6調(diào)試第9章調(diào)試是技巧性很強的工作，調(diào)試的關(guān)鍵在于推斷程序內(nèi)部的錯誤位置及原因。調(diào)試工作的困難與人的心理因素和技術(shù)因素都有關(guān)系，而心理因素的影響常常高于技術(shù)手段而占主導(dǎo)地位。常用的調(diào)試策略有：1.強行排錯回溯法歸納法演繹法9.6.2調(diào)試策略9.6調(diào)試第9章由于調(diào)試工作有查錯和排錯兩項任務(wù)，因此調(diào)試原則也分成兩組：1．查錯原則（1）注重用頭腦去分析思考與錯誤征兆有關(guān)的信息。（2）避免用試探法，最多只能把它當(dāng)作最后手段。（3）調(diào)試工具不能代替人的思考，只能把它當(dāng)作輔助手段來使用。（4）避開死胡同。9.6.3調(diào)試原則9.6調(diào)試第9章2．排錯原則（1）注意錯誤的群集現(xiàn)象，在錯誤近鄰檢查。（2）采用回歸測試，避免因修改引起的新錯誤。（3）不能只修改錯誤的表現(xiàn)，要找到錯誤的本質(zhì)并修改。（4）要修改源代碼，而不要修改目標(biāo)代碼。9.6.3調(diào)試原則9.7面向?qū)ο筌浖y試簡述第9章面向?qū)ο蟮臏y試模型是一種在整個軟件開發(fā)過程中不斷測試的測試模型，它使開發(fā)階段的測試與編碼完成后的單元測試、集成測試、確認測試和系統(tǒng)測試成為一個整體。測試模型如圖9-9所示。9.7.1面向?qū)ο蟮臏y試模型9.7面向?qū)ο筌浖y試簡述第9章面向?qū)ο蟮臏y試模型是一種在整個軟件開發(fā)過程中不斷測試的測試模型，它使開發(fā)階段的測試與編碼完成后的單元測試、集成測試、確認測試和系統(tǒng)測試成為一個整體。測試模型如圖9-9所示。9.7.1面向?qū)ο蟮臏y試模型9.7面向?qū)ο筌浖y試簡述第9章1.面向?qū)ο蠓治鰷y試（OOA測試）對面向?qū)ο蠓治龅臏y試應(yīng)從以下五個方面考慮：（1）對認定的對象的測試。（2）對認定的結(jié)構(gòu)的測試。（3）對認定的主題的測試。（4）對定義的屬性和實例關(guān)聯(lián)的測試。（5）對定義的服務(wù)和消息關(guān)聯(lián)的測試。9.7.1面向?qū)ο蟮臏y試模型9.7面向?qū)ο筌浖y試簡述第9章2.面向?qū)ο笤O(shè)計測試（OOD測試）對面向?qū)ο笤O(shè)計的測試應(yīng)從以下三方面考慮：（1）對認定的類的測試。（2）對構(gòu)造的類層次結(jié)構(gòu)的測試。（3）對類庫的支持的測試。3.面向?qū)ο缶幊痰臏y試（OOP測試）（1）數(shù)據(jù)成員是否滿足封裝的要求。（2）類是否實現(xiàn)了所要求的功能。9.7.1面向?qū)ο蟮臏y試模型9.7面向?qū)ο筌浖y試簡述第