-- 作者：wangxinxin
-- 發(fā)布時(shí)間：2010-12-15 14:49:01
-- 基于敏捷測(cè)試的技術(shù)研究
隨著敏捷開發(fā)過程流行，敏捷測(cè)試方法也開始受到更多的關(guān)注。同時(shí)，軟件測(cè)試用例的選擇和生成也是軟件測(cè)試中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，測(cè)試用例的質(zhì)量將直接決定軟件測(cè)試的科學(xué)性和有效性。本文基于集成測(cè)試框架FIT（Framework for Integrated Test），并結(jié)合兩兩組合覆蓋的測(cè)試用例自動(dòng)生成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從接口參數(shù)邊界值的確定，到以HMTL形式顯示集成測(cè)試結(jié)果過程的半自動(dòng)化過程。
1 研究背景
隨著敏捷開發(fā)的流行，傳統(tǒng)的軟件測(cè)試也在發(fā)生著翻天覆地的變化。傳統(tǒng)的軟件測(cè)試已不能適應(yīng)當(dāng)前的開發(fā)方式，急需新的理論和方法論來尋求改變，并以此來推進(jìn)軟件工程的進(jìn)步。本文將關(guān)注與敏捷測(cè)試相關(guān)理論與技術(shù)。
1.1 敏捷技術(shù)方法與分析
我們現(xiàn)在面對(duì)著飛速變化的業(yè)務(wù)和技術(shù)環(huán)境。在這樣一個(gè)環(huán)境中，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法所認(rèn)為需求需要在項(xiàng)目初期分析清楚并且保持穩(wěn)定的想法是行不通的。不能快速持續(xù)的將需求變化融合到軟件中就意味著對(duì)業(yè)務(wù)環(huán)境反映遲鈍，最終導(dǎo)致業(yè)務(wù)上的失敗。同樣，新技術(shù)不斷地涌現(xiàn)，也要求軟件產(chǎn)品的代碼時(shí)刻處于一種良好的狀態(tài)，能夠適應(yīng)各種調(diào)整。于是，敏捷開發(fā)過程應(yīng)運(yùn)而生。
2001年以Kent Beck，Martin Fowler，Robert C．Martin及Ward Cunningham等為首的一些軟件工程的專家成立了“敏捷聯(lián)盟”（Agile Alliance），并提出了著名的敏捷宣言，即敏捷過程的價(jià)值觀：
? 人和交互重于過程和工具。
? 可以工作的軟件重于求全責(zé)備的文檔。
? 客戶合作重于合同談判。
? 隨時(shí)應(yīng)對(duì)變化重于循規(guī)蹈矩。
這些價(jià)值觀是專家們?cè)谇笸娈惖幕A(chǔ)上對(duì)敏捷技術(shù)的最基本的總結(jié)，也是他們?cè)诿艚菁夹g(shù)方面達(dá)成的最大共識(shí)，其反映的是兩個(gè)更深層的特點(diǎn)：
1) 敏捷型方法是“適應(yīng)性”而非“預(yù)見性”
工程方法試圖對(duì)一個(gè)軟件開發(fā)項(xiàng)目在很長(zhǎng)的時(shí)間跨度內(nèi)做出詳細(xì)的計(jì)劃， 然后依計(jì)劃進(jìn)行開發(fā)。這類方法在一般情況下工作良好，但（需求、環(huán)境等） 有變化時(shí)就不太靈了。因此它們本質(zhì)上是拒絕變化的。而敏捷型方法則歡迎變化。其實(shí)，它們的目的就是成為適應(yīng)變化的過程，甚至能允許改變自身來適應(yīng)變化。
2) 敏捷型方法是“面向人”的，而非“面向過程”的
工程型方法的目標(biāo)是定義一個(gè)過程，不管是誰用都工作。而敏捷型方法 則認(rèn)為沒有任何過程能代替開發(fā)組的技能，過程起的作用是對(duì)開發(fā)組的 工作提供支持。
敏捷聯(lián)盟還以這4個(gè)價(jià)值觀為原則，提出了敏捷過程的12條指導(dǎo)原則，以期能更好的指導(dǎo)人們了解敏捷過程。
敏捷開發(fā)過程，指的就是一種與傳統(tǒng)的瀑布模型開發(fā)和CMM（Capability Maturity Model，軟件開發(fā)的能力成熟度模型）所追求的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈臋n制度截然相反的開發(fā)過程。這一開發(fā)過程注重開發(fā)團(tuán)隊(duì)和成員之間的關(guān)系而不是以開發(fā)的進(jìn)程和使用的工具為重點(diǎn)，注重所開發(fā)的軟件產(chǎn)品而不是追求廣泛的文檔編制，注重開發(fā)過程中與客戶的協(xié)同工作而不是以簽訂合同的談判為工作的核心，注重在開發(fā)過程中隨時(shí)調(diào)整計(jì)劃而不是同意完全遵循某一開發(fā)計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)所謂開發(fā)過程的“敏捷”。
1.2 敏捷測(cè)試及其研究現(xiàn)狀
敏捷方法的發(fā)展，打破了傳統(tǒng)的瀑布開發(fā)模型，改變了整個(gè)軟件開發(fā)過程中的角色和定位。由于在敏捷開發(fā)運(yùn)動(dòng)的初期，主要依靠開發(fā)人員來進(jìn)行推動(dòng)。很多測(cè)試人員不了解敏捷方法，仍然習(xí)慣了按照傳統(tǒng)的瀑布模式進(jìn)行軟件測(cè)試，即按照V模型所指導(dǎo)的步驟進(jìn)行測(cè)試，保證軟件與需求、設(shè)計(jì)的相符合，但這樣很容易形成了一種測(cè)試思維的定勢(shì)。當(dāng)“用戶需求不明確”、“需求變化較快”時(shí)，沿用傳統(tǒng)測(cè)試方法的測(cè)試人員將變的無所適從。
目前比較流行的敏捷測(cè)試方法有測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)和相關(guān)環(huán)境驅(qū)動(dòng)測(cè)試等。還有很多國外知名專家按照“敏捷”的原理為軟件測(cè)試開發(fā)了相應(yīng)的測(cè)試框架，其中最著名的就是Kent Beck等提出的xUnit系列單元測(cè)試框架和Ward Cunningham等提出的Framework for Integrated Test（FIT）集成測(cè)試框架。xUnit系列提出的比較早，目前已有一套完善的測(cè)試工具和方法論來支持了，適用于各種語言的單元測(cè)試。FIT框架是當(dāng)前國內(nèi)外的研究重點(diǎn)，很多知名的測(cè)試專家如Lisa Crispin等都在如何使用FIT進(jìn)行有效的軟件測(cè)試方面得出了很多的研究成果。
1.3 基于接口參數(shù)的測(cè)試用例自動(dòng)生成算法
在軟件測(cè)試工作中，由于輸入、輸出空間，特別是輸入空間的無限性，使得無法對(duì)軟件進(jìn)行全面的測(cè)試。因此，如何從大量的輸入數(shù)據(jù)中挑選適量的具有代表性、典型性的數(shù)據(jù)，特別是怎樣用較少的測(cè)試用例對(duì)軟件進(jìn)行較全面的測(cè)試是測(cè)試人員面臨的一大難題。
測(cè)試用例的選擇無論是對(duì)黑箱測(cè)試還是對(duì)白箱測(cè)試都起著關(guān)鍵的作用，決定著軟件測(cè)試的質(zhì)量和效果。所謂測(cè)試用例選擇就是指從所有的可用測(cè)試用例中選出少量典型的測(cè)試用例，以達(dá)到對(duì)測(cè)試域的最大限度覆蓋。多年來，許多研究者對(duì)之進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并取得了許多研究成果。常用的基于接接口參數(shù)的黑箱測(cè)試用例選擇方法是對(duì)系統(tǒng)每個(gè)接口參數(shù)采用邊際值分析法和等價(jià)類劃分法等選取一組典型的值，然后在這些取值組合中隨機(jī)選取一組測(cè)試用例，或者使用一些啟發(fā)式方法從中進(jìn)行篩選。但這些方法的缺點(diǎn)是帶有主觀傾向性，不具有普遍性。
2 基于敏捷測(cè)試的相關(guān)技術(shù)討論
2.1 FIT框架及應(yīng)用
在敏捷開發(fā)過程中，軟件測(cè)試是至關(guān)重要的，尤其是在最為流行的敏捷開發(fā)過程：極限編程（XP）中顯的更為突出。誠然，所有的過程都提到測(cè)試，但一般都不怎么強(qiáng)調(diào)�？墒荴P將測(cè)試作為開發(fā)的基礎(chǔ)，要求每個(gè)程序員寫一段源碼時(shí)都得寫相應(yīng)的測(cè)試碼。這些測(cè)試片段不斷地積累并被整合到系統(tǒng)中。這樣的過程會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高度可靠的建造平臺(tái)，為進(jìn)一步開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。
但是，即使是單元測(cè)試工具JUnit也存在一些缺點(diǎn)：比如JUnit里要進(jìn)行數(shù)據(jù)填充，但是數(shù)據(jù)經(jīng)常改變，使維護(hù)工作變成了可怕的噩夢(mèng)，測(cè)試不同的組合，需要不同的數(shù)據(jù)，這也許會(huì)使測(cè)試工作變得日益復(fù)雜。而目前的集成測(cè)試又缺乏有效的方法論，不能自動(dòng)化，測(cè)試的質(zhì)量比較依賴測(cè)試人員的水平。
Framework for Integrated Test（簡(jiǎn)稱FIT）就是一個(gè)用于增強(qiáng)交流和協(xié)作的工具。FIT創(chuàng)建了一個(gè)在客戶和程序員之間的反饋循環(huán)。FIT讓客戶和測(cè)試人員可以使用諸如Microsoft Office之類的工具來給出程序應(yīng)當(dāng)如何表現(xiàn)的例子——而無需成為直接編碼的程序員。FIT自動(dòng)針對(duì)實(shí)際的程序檢測(cè)那些例子，這樣就在業(yè)務(wù)世界和軟件工程世界之間建立了一個(gè)簡(jiǎn)單而且有效的橋梁。
FIT給予了客戶和程序員一個(gè)關(guān)于軟件的精確交流的方法�？蛻羲o的具體的例子讓程序員能深刻理解將要構(gòu)建的產(chǎn)品。程序員的對(duì)于裝置的工作和軟件可以讓客戶給出不同的例子進(jìn)行試驗(yàn)來獲取對(duì)于軟件如何真正工作更深入的了解。這樣通過一起工作，整個(gè)團(tuán)隊(duì)可以學(xué)會(huì)更多關(guān)于產(chǎn)品的內(nèi)容并產(chǎn)生更好的結(jié)果。
2.2 測(cè)試用例自動(dòng)生成技術(shù)
正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)起源于科學(xué)試驗(yàn)，它由田口玄一博士在1949年創(chuàng)立，并于60年代初從日本傳人中國。它應(yīng)用依據(jù)Galois理論導(dǎo)出的正交表，從大量試驗(yàn)條件中挑選出適量的、有代表性的條件來合理地安排試驗(yàn)。運(yùn)用這種方法安排的試驗(yàn)具有“均勻分散、整齊可比”的特點(diǎn)。“均勻分散”性使試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布在試驗(yàn)范圍內(nèi)，讓每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)有充分的代表性；“整齊可比”性使試驗(yàn)結(jié)果的分析十分方便，可以估計(jì)各因素對(duì)指標(biāo)的影響，找出影響事物變化的主要因素。
但正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)仍然存在著一些有待解決的弊端：比如正交表難以構(gòu)造，因素、水平過多時(shí)測(cè)試用例數(shù)目還是過多等。所以一些專家又提出一種基于對(duì)接口參數(shù)進(jìn)行組合覆蓋的黑箱測(cè)試用例自動(dòng)生成算法模型，據(jù)此來得到一個(gè)對(duì)所有接口參數(shù)進(jìn)行兩兩組合覆蓋的測(cè)試用例表。這種方法有著類似正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，實(shí)際上，在特定情況下，這種算法模型得出的測(cè)試用例表就是正交表。
3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的考慮
3.1 基于FIT框架對(duì)軟件進(jìn)行集成測(cè)試
使用基于FIT框架的開源FIT工具來實(shí)現(xiàn)真正的測(cè)試先行開發(fā)過程，并讓客戶、需求提報(bào)工程師、開發(fā)人員、以及測(cè)試人員進(jìn)行協(xié)同工作，達(dá)到需求更精準(zhǔn)、減少需求更改、測(cè)試數(shù)據(jù)與JUnit單元測(cè)試代碼分離的目的，讓這一切更簡(jiǎn)潔、更易于維護(hù)。
將根據(jù)以下步驟進(jìn)行研究：
1) 使用FIT框架進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目測(cè)試的實(shí)踐，從中提煉出一套使用FIT框架進(jìn)行集成測(cè)試的通用方法。
2) 通過實(shí)踐，對(duì)FIT框架進(jìn)行合理的改進(jìn)和拓展，結(jié)合JUnit單元測(cè)試，現(xiàn)實(shí)單元測(cè)試和集成測(cè)試的無縫連接，達(dá)到提高軟件質(zhì)量的效果。
3) 在理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，規(guī)約出適用于單元測(cè)試和集成測(cè)試的通用方法。
3.2 整合測(cè)試用例的自動(dòng)生成技術(shù)至FIT
按照敏捷過程中“簡(jiǎn)單”原則，本課題將編寫一個(gè)輔助接口測(cè)試的工具，用來自動(dòng)產(chǎn)生少而有效的測(cè)試用例，以達(dá)到對(duì)測(cè)試域的最大限度覆蓋。通過該工具產(chǎn)生的測(cè)試用例表，能符合FIT框架的要求，并可被FIT所執(zhí)行而得到HTML形式的可視化的測(cè)試結(jié)果。通過這種方式，大大增加了測(cè)試的自動(dòng)化。
為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，將按照以下步驟進(jìn)行研究：
1) 查看“正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”的原理及其資料，了解測(cè)試用例生成的規(guī)則。
2) 查閱兩兩覆蓋測(cè)試用例生成的相關(guān)算法，并根據(jù)算法用程序?qū)崿F(xiàn)，進(jìn)行實(shí)踐研究。
3) 根據(jù)實(shí)踐研究，對(duì)兩兩覆蓋測(cè)試用例進(jìn)行改進(jìn)，以期能更高效的實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例的生成。
4) 修改依據(jù)改進(jìn)后的算法實(shí)現(xiàn)的測(cè)試工具，使其輸入輸出符合FIT框架的要求。在此基礎(chǔ)上，把此工具集成到FIT框架中。
4 小結(jié)
本文討論了當(dāng)前軟件測(cè)試中的兩大重要研究領(lǐng)域：敏捷測(cè)試方法和測(cè)試用例的選擇與生成技術(shù)。進(jìn)一步的工作是，根據(jù)“敏捷”的集成測(cè)試框架FIT需要人工構(gòu)造表格形式的數(shù)據(jù)作為輸入的前提，深入研究如何自動(dòng)生成FIT需要的表格數(shù)據(jù)？再對(duì)FIT進(jìn)行擴(kuò)展，為FIT嵌入測(cè)試用例表格自動(dòng)生成功能。其中測(cè)試用例集的生成將依據(jù)各參數(shù)兩兩覆蓋的原則，以求達(dá)到對(duì)測(cè)試域的最大限度覆蓋
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