軟件工程理論與實(shí)踐 課件 9軟件測試

XXXXXX大學(xué)軟件工程SOFTWARE

ENGINEERING教師：XXXXX2024教學(xué)目標(biāo)：（1）掌握軟件測試的基本概念和測試原則；（2）掌握等價類劃分法，熟悉黑盒測試的其他方法；（3）掌握邏輯覆蓋法，熟悉白盒測試的其他方法；（4）掌握軟件測試的一般步驟，以及每個階段性測試的目的；（5）能夠?yàn)樾⌒蛙浖?xiàng)目設(shè)計測試用例。第9章軟件測試9.1軟件測試概述1．軟件測試概念軟件測試具有廣義和狹義的理解形式。廣義的軟件測試是指在軟件生命周期內(nèi)，所有的檢查、評審、驗(yàn)證和確認(rèn)活動，如需求評審、功能驗(yàn)證等；狹義的軟件測試則是指對軟件的檢查和評價，檢查軟件的功能、性能是否符合需求，評價軟件的可靠性和安全性。2．軟件測試中的術(shù)語（1）錯誤。開發(fā)人員在軟件開發(fā)的過程中，通常將某些信息以不正確的形式表示出來或誤解用戶需求，這些稱為錯誤。例如，需求分析人員對一個軟件功能需求的理解錯誤。（2）缺陷。缺陷可以導(dǎo)致軟件不能正常運(yùn)行。當(dāng)開發(fā)人員在開發(fā)過程中出現(xiàn)錯誤以后，就會在軟件中引入一個或多個缺陷。例如，合法用戶登錄后不能跳轉(zhuǎn)到主頁面。（3）故障。故障是指軟件沒有按照需求規(guī)格說明運(yùn)行，從而引起軟件行為與用戶需求不一致的現(xiàn)象。故障可能發(fā)生在測試階段，也可能發(fā)生在軟件交付之后的運(yùn)行階段。（4）測試用例。測試用例是在軟件測試的過程中，為了檢查程序功能和性能是否符合設(shè)計要求，由測試人員設(shè)計的一組測試序列和數(shù)據(jù)的集合。測試用例通常包括測試的操作序列、輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期輸出三個部分。3．軟件測試對象軟件測試并不等于程序測試，軟件測試應(yīng)貫穿于軟件定義與開發(fā)的整個期間。因此，需求分析、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)等各階段所得到的文檔都應(yīng)成為軟件測試的對象。4．軟件測試原則軟件測試的主要任務(wù)是根據(jù)軟件開發(fā)各階段的文檔資料和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)計測試用例，以發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)中不同類型的錯誤。在進(jìn)行軟件測試的過程中，需要掌握以下5個方面的原則。（1）完全測試是不可能的?；跁r間、人員、資金等方面的限制，不可能對軟件產(chǎn)品進(jìn)行完全的測試，即不可能考慮或測試到軟件產(chǎn)品的所有執(zhí)行情況或路徑。（2）軟件產(chǎn)品中所存在的缺陷與已發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)成正比。軟件測試所發(fā)現(xiàn)的缺陷越多，說明軟件產(chǎn)品中存在的缺陷越多。一般情況下，潛在的缺陷數(shù)與發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)存在著正比關(guān)系。（3）80/20原則。在軟件測試工作中，存在著二八定律，即80%的缺陷會集中存在于20%的代碼中。為了提高測試的工作效率，應(yīng)該將測試的重點(diǎn)放在缺陷聚集出現(xiàn)的軟件模塊中。（4）測試工作應(yīng)該盡早開始，并且貫穿于整個開發(fā)過程中。測試工作開始的越早，在軟件開發(fā)過程中出現(xiàn)的軟件缺陷就能被及早發(fā)現(xiàn)和糾正。一般來說，越到軟件開發(fā)的后期，糾正同一軟件缺陷所付出的代價就會越大。（5）長期保留測試用例。測試不是一次完成的，在測試出缺陷并修復(fù)后，需要繼續(xù)測試。同時，在以后的維護(hù)階段仍然需要測試，因此，測試用例文檔必須長期保存。9.2軟件測試方法9.2.1靜態(tài)（1）審查審查是指通過閱讀并討論各種設(shè)計文檔以及程序代碼，檢查其是否有錯。審查的工作可以獨(dú)自進(jìn)行，也可以通過會議的形式將相關(guān)的人員召集起來共同發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。（2）走查走查的對象只是代碼，不包括設(shè)計文檔。代碼走查以小組會議的形式進(jìn)行，相關(guān)測試人員提供所需的測試用例，參會人員查看程序的執(zhí)行過程，對其邏輯和功能提出各種疑問，并通過討論發(fā)現(xiàn)問題。測試

9.2.2動態(tài)測試

1．黑盒測試黑盒測試也稱為功能測試，它是在已知產(chǎn)品所具有的功能的前提下，通過測試來檢測每個功能是否能正常使用。在測試時，把測試對象看作一個不能打開的黑盒子，在完全不考慮程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性的情況下，測試者在程序接口進(jìn)行測試，只檢查程序功能是否能夠按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常使用，程序是否能夠適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息，并且保持外部信息的完整性。2．白盒測試白盒測試也稱為結(jié)構(gòu)測試，它是在知道產(chǎn)品內(nèi)部工作過程的前提下，通過測試來檢測產(chǎn)品內(nèi)部動作是否按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常進(jìn)行。在測試時，把測試對象看作一個打開的盒子，測試人員依據(jù)程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，設(shè)計測試用例，對程序所有邏輯路徑進(jìn)行測試，通過在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)，來確定實(shí)際的狀態(tài)是否與預(yù)期的狀態(tài)一致。9.3黑盒測試技術(shù)9.3.1等價類劃分法1．劃分等價類（1）有效等價類有效等價類是指對于程序的規(guī)格說明來說是合理的，有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。利用有效等價類可以檢驗(yàn)程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說明中所預(yù)先規(guī)定的功能和性能。對于具體的總是，有效等價類可以是一個，也可以是多個。（2）無效等價類無效等價類是指不符合程序規(guī)格說明、不合理或無意義的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。利用無效等價類可以檢查軟件功能和性能的實(shí)現(xiàn)是否有不符合規(guī)格說明要求的地方。對于具體的問題，無效等價類至少應(yīng)有一個，也可能有多個。2．等價類劃分原則如何確定等價類，是使用等價類劃分法的一個重要問題。下面給出劃分等價類的常用原則。（1）在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。（2）在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個有效等價類和一個無效等價類。（3）在輸入條件是一個布爾表達(dá)式的情況下，可確定一個有效等價類和一個無效等價類。（4）在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，假定n個，并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確定n個有效等價類和一個無效等價類。（5）在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下，可確立一個符合規(guī)則的有效等價類和從不同角度違反規(guī)則的若干個無效等價類。（6）在確知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應(yīng)再將該等價類進(jìn)一步劃分為更小的等價類。3．測試用例設(shè)計在設(shè)計測試用例時，應(yīng)該同時考慮有效等價類和無效等價類測試用例的設(shè)計。根據(jù)如表9-2所示的等價類表設(shè)計測試用例，具體步驟如下。（1）為每一個等價類規(guī)定一個唯一的編號。（2）設(shè)計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋的有效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有的有效等價類都被覆蓋為止。（3）設(shè)計一個新的測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有的無效等價類都被覆蓋為止。【例9-1】某程序中城市電話號碼由三部分組成，這三部分的名稱和內(nèi)容規(guī)定為地區(qū)碼空白或3位數(shù)字，前綴為非‘0’或‘1’開頭的3位數(shù)字，后綴為4位數(shù)字。假設(shè)被測程序能接受一切符合上述規(guī)定的電話號碼，拒絕所有不符合規(guī)定的電話號碼，試用等價類劃分法設(shè)計它的測試用例。

第1步：確定等價類，建立等價類表，如表9-3所示。第2步：設(shè)計測試用例，覆蓋所有的有效等價類，如表9-4所示。第3步：設(shè)計測試用例，覆蓋所有的無效等價類，

9.3.2邊界值分析法（1）如果輸入條件規(guī)定了取值范圍，則可以選取正好等于該范圍邊界的值以及剛剛超過該范圍邊界的值作為測試用例。例如：某程序?qū)χ亓吭?公斤至50公斤范圍內(nèi)的郵件，計算其郵費(fèi)。則可取4.9、5、5.1、49.9、50、50.1作為測試用例。（2）如果輸入條件規(guī)定了輸入值的個數(shù)，則用最大個數(shù)、最小個數(shù)、比最小個數(shù)少1，比最大個數(shù)多1的數(shù)據(jù)作為測試用例。例如，某程序?qū)σ粋€輸入文件進(jìn)行處理操作，要求輸入的文件應(yīng)包括1～55個記錄。則可選取包含1個記錄、包含55個記錄、包含0個記錄、包含56個記錄的輸入文件分別作為測試用例。9.3.3因果圖法（1）恒等：若C1是1，則E1也是1，否則E1為0。（2）非：若C1是1，則E1是0，否則E1為1。（3）或：若C1或C2是1，則E1為1，否則E1為0。（4）與：若C1和C2都是1，則E1也是1，否則E1為0。2．利用因果圖生成測試用例的基本步驟（1）分析因果。從規(guī)格說明中找出哪些是原因，哪些是結(jié)果。原因一般是輸入條件，結(jié)果一般是輸出條件或系統(tǒng)的變換。并為每個原因、結(jié)果賦予一個標(biāo)識。（2）畫出因果圖。分析規(guī)格說明語義、內(nèi)容，找出原因與結(jié)果之間，原因與原因之間的對應(yīng)關(guān)系，畫出因果圖，并加上必要的限制。（3）轉(zhuǎn)換為判斷表。將因果圖轉(zhuǎn)換為有限項(xiàng)判斷表。（4）設(shè)計測試用例。將判斷表的每一列，轉(zhuǎn)換為一個測試用例。

【例9-2】某程序功能為根據(jù)輸入的文件名修改相應(yīng)的文件。文件名第一個字符必須是字母A或B，第二個字符必須是數(shù)字。若輸入的文件名滿足條件，則執(zhí)行文件修改操作；若輸入的文件名第一個字符不正確，則給出提示信息N；若輸入的文件名第二個字符不正確，則給出提示信息M。使用因果圖法設(shè)計測試用例。第1步：分析程序的規(guī)格說明，找出所有輸入條件（“原因”節(jié)點(diǎn)）和所有輸出結(jié)果（“結(jié)果”節(jié)點(diǎn)），得出對應(yīng)的因果關(guān)系表如表9-7所示。第2步：使用恒等、與、或、非4種對應(yīng)關(guān)系，畫出因果圖。因果關(guān)系圖，如圖9-3所示。其中節(jié)點(diǎn)H是為了導(dǎo)出最終結(jié)果而引入的一個中間節(jié)點(diǎn)，它的含義表示第一個字符是否滿足條件?！癊約束”表示C1與C2之間是互斥關(guān)系，即C1與C2不能同時為1。第3步：將因果圖轉(zhuǎn)換成判定表，如表9-8所示。第4步：按照條件的各種組合情況產(chǎn)生對應(yīng)的動作。原因1和原因2不能同時成立，故可排除這兩種情況。根據(jù)判定表中第3～8列，每一列設(shè)計一個測試用例，如表9-9所示。9.4白盒測試技術(shù)9.4.1邏輯覆蓋法邏輯覆蓋法是最常用的一類白盒測試方法，以程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過對程序邏輯結(jié)構(gòu)遍歷實(shí)現(xiàn)程序測試的覆蓋。邏輯覆蓋法是一系列測試過程的總稱，這組測試過程對程序逐漸進(jìn)行越來越完整的通路測試。從覆蓋源程序語句的詳盡程度，邏輯覆蓋法可以分為語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋。（1）路徑ab：執(zhí)行該路徑的條件是a為假且b為假時，記為R1。（2）路徑acb：執(zhí)行該路徑的條件是a為真且b為假時，記為R2。（3）路徑abd：執(zhí)行該路徑的條件是a為假且b為真時，記為R3。（4）路徑acbd：執(zhí)行該路徑的條件是a為真且b為真時，記為R4。1．語句覆蓋語句覆蓋是指程序中每個可執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次。為使例9-3中每條語句都執(zhí)行一次，執(zhí)行路徑R4即可。根據(jù)路徑R4的執(zhí)行條件可知，當(dāng)測試數(shù)據(jù)滿足條件“A=2并且B=0”或“A>1并且B=0并且X>A”時，程序就會按路徑R4執(zhí)行。滿足語句覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測試用例如表9-10所示。2.判定覆蓋判定覆蓋也被稱為分支覆蓋，是指程序中每個判定的取真分支和取假分支至少執(zhí)行一次。在例9-3中，使每個分支都執(zhí)行一次，只須執(zhí)行路徑R2和R3，或者執(zhí)行路徑R1和R4。這里選擇路徑R2和R3進(jìn)行測試，根據(jù)這兩條路徑的執(zhí)行條件，設(shè)計滿足判定覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測試用例如表9-11所示。3．條件覆蓋條件覆蓋是指程序中每個判定包含的每個條件的可能取值（真/假）都至少滿足一次。例9-3中，判定a中包含的各種條件的所有可能包括A>1,A≤1，B=0，B≠0。判定b中各種條件的所有可能包括A=2，A≠2，X>1（或當(dāng)判定a為真時X>A），X≤1（或當(dāng)判定a為真時X≤A）。選擇適當(dāng)?shù)臏y試用例，可以覆蓋上述條件的所有可能結(jié)果。滿足條件覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測試用例如表9-12所示。4．判定條件覆蓋在例9-3中滿足判定條件覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測試用例如表9-13所示。選擇R1和R4兩條路徑進(jìn)行測試，包含了4個內(nèi)部判定條件。測試用例1滿足條件包括A>1，B=0，A=2，X>1或當(dāng)判定a為真時X>A，即4個內(nèi)部判定條件均為“真”。測試用例2滿足條件包括A≤1，B≠0，A≠2，X≤1，即4個內(nèi)部判定條件均為“假”。此時，用最少的測試用例滿足了判定條件覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。5.條件組合覆蓋

例9-3判定a中的內(nèi)部判定條件的所有可能組合有4種情況。（a1）A>1，B=0（a2）A>1，B≠0（a3）A≤1，B=0（a4）A≤1，B≠0判定b中的內(nèi)部判定條件的所有可能組合有4種情況。（b1）A=2，X>1（或當(dāng)判定a為真時，X>A）（b2）A=2，X≤1（或當(dāng)判定a為真時，X≤A）（b3）A≠2，X>1（或當(dāng)判定a為真時，X>A）（b4）A≠2，X≤1（或當(dāng)判定a為真時，X≤A）6．路徑覆蓋路徑覆蓋也是白盒測試最為典型的問題。路徑覆蓋是指能夠覆蓋程序中所有的可能路徑。例9-3中所有可能執(zhí)行的路徑包括R1、R2、R3和R4。滿足路徑覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的測試用例如表9-15所示。9.4.2基本路徑法設(shè)計基本路徑測試的步驟如下。（1）以詳細(xì)設(shè)計或源程序?yàn)榛A(chǔ)，導(dǎo)出程序流程圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——程序圖。程序圖是簡化了的流程圖，它是反映程序流程的有向圖，其中小圓圈稱為節(jié)點(diǎn)，代表了流程圖中每個處理符號（矩形框、菱形框），用箭頭的連線表示控制流向，稱為程序圖中的邊或路徑。流程圖和程序圖，如圖9-5所示，圖9-5（a）是一個流程圖，可以將它轉(zhuǎn)換成圖9-5（b）所示的程序圖。（2）計算程序圖G的環(huán)路復(fù)雜性V(G)，具體方法以有下三種。①程序圖中區(qū)域的數(shù)量對應(yīng)于環(huán)路和的復(fù)雜度。區(qū)域個數(shù)為邊和節(jié)點(diǎn)圈定的封閉區(qū)域數(shù)加上圖形外的區(qū)域數(shù)1。例如，圖9-5（b）的V(G)=4。②V(G)=E-N+2，其中E是程序圖中邊的數(shù)量，N是程序圖中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。例如，圖9-5（b）的V(G)=11-9+2=4。③V(G)=P+1，其中P是程序圖中判定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。例如，圖9-5（b）的V(G)=3+1=4。（3）確定只包含獨(dú)立路徑的基本路徑集。環(huán)路復(fù)雜性可導(dǎo)出程序基本路徑集合中的獨(dú)立路徑條數(shù)，這是確保程序中每個執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次所必需的測試用例數(shù)目的上界。獨(dú)立路徑是指包括一組以前沒有處理的語句或條件的一條路徑。從程序圖來看，一條獨(dú)立路徑至少包含一條在其他路徑中未有過的邊的路徑，例如，在如圖9-5（b）所示的程序圖中，一組獨(dú)立的路徑如下。路徑1:1-11;路徑2:1-2-3-4-5-10-1-11;路徑3:1-2-3-6-8-9-10-1-11;路徑4:1-2-3-6-7-9-10-1-11。（4）設(shè)計測試用例，確保基本路徑集合中每條路徑的執(zhí)行。9.5軟件測試過程9.5.1單元測試1．測試內(nèi)容單元測試主要針對模塊的5個基本特征進(jìn)行測試。（1）模塊接口。模塊接口測試主要是測試數(shù)據(jù)能否正確地通過單元。檢查的主要內(nèi)容是實(shí)參和形參的參數(shù)個數(shù)、數(shù)據(jù)類型及對應(yīng)關(guān)系是否一致。當(dāng)模塊是對數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行輸入和輸出時，要檢查表結(jié)構(gòu)是否正確。（2）局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要檢查以下幾方面的錯誤：初始化或缺省值錯誤；不正確的變量名字；數(shù)據(jù)類型不一致等。（3）重要的執(zhí)行路徑。重要模塊要進(jìn)行基本路徑測試，仔細(xì)地選擇測試路徑是單元測試的一項(xiàng)基本任務(wù)。（4）錯誤處理。錯誤處理主要測試程序處理錯誤的能力，檢查是否存在以下問題：不能正確處理外部輸入錯誤或內(nèi)部處理引起的錯誤；對發(fā)生的錯誤不能正確描述或描述內(nèi)容難以理解；所顯示的錯誤與真正的錯誤不一致。（5）邊界條件。程序最容易在邊界上出錯，如輸入/輸出數(shù)據(jù)的等價類邊界、選擇條件和循環(huán)條件的邊界等都應(yīng)進(jìn)行測試。2．測試方法單元測試環(huán)境。由于被測試的模塊處于整個軟件結(jié)構(gòu)的某一層位置上，一般是被其他模塊調(diào)用或調(diào)用其他模塊，其本身不能進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)行，因此在單元測試時，需要為被測試模塊設(shè)計驅(qū)動模塊和樁模塊。9.5.2集成測試1．一次性集成一次性集成是所有單個模塊的單元測試完成后，把所有模塊一次性全部集成在一起，作為一個整體來進(jìn)行測試。一次性集成方式看似簡單，但對于大規(guī)模的軟件項(xiàng)目測試不合適。首先，要對所有單獨(dú)的模塊進(jìn)行測試，需要編寫大量的驅(qū)動模塊和樁模塊，編寫工作量較大；其次，所有模塊集成在一起后，如果發(fā)現(xiàn)問題，很難判斷問題是因?yàn)槟膫€模塊的缺陷而引起的，對缺陷很難定位。小型軟件項(xiàng)目可以使用一次性集成測試，而大型軟件項(xiàng)目一般采用漸增式集成測試。2．漸增式集成漸增式集成是以軟件結(jié)構(gòu)圖為依據(jù)，按照一定順序?qū)⒛硞€模塊