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1、软件测试的概述及方法Meteor指导教师姓名 职称 专 业 名 称 计 算 机 网 络 专 业 论文提交日期 论文答辩日期 2012年 4月 30 日软件测试的概述及方法MeteorXX大学,重庆 400715摘要:从软件产业的发展初期到目前的大型软件开发过程,软件测试已成为其中一个不可分割的部分。随着软件规模的日益增大,软件测试问题也日益突出,现代社会对软件的依赖越来越强,高可信软件测试有着广泛的需求,基于缺陷模式的软件测试技术作为高可信软件的重要保证,可以大大降低软件的缺陷密度,提高软件的可信性。本文从测试的基本概念入手,深入剖析软件测试相关理论。关键字:软件测试、白盒测试、黑盒测试、类测
2、试1 软件测试的发展史软件测试的发展历史:20世纪60年代(软件工程建立前),为表明程序正确而进行测试。1972年在北卡罗来纳大学举行了首届软件测试正式会议。1975年John Good Enough和Susan Gerhart在IEEE上发表了测试数据选择的原理的文章,软件测试被确定为一种研究方向。1979年,Glenford Myers的软件测试艺术,对测试做了定义:测试是为发现错误而执行的一个程序或者系统的过程 。20世纪80年代早期,“质量”的号角开始吹响。软件测试定义发生了改变,测试不单纯是一个发现错误的过程,而且包含软件质量评价的内容。制定了各类标准。1983年,Bill Hetz
3、el在软件测试完全指南中指出:测试是以评价一个程序或者系统属性为目标的任何一种活动,测试是对软件质量的度量。 20世纪90年代,测试工具盛行起来, 1996年提出的测试能力成熟度TCMM(Testing Capability Maturity Model)、测试支持度TSM(Testability Support Model)、测试成熟度TMM(Testing Maturity Model)。 到了2002年,Rick和Stefan在系统的软件测试一书中对软件测试做了进一步定义:测试是为了度量和提高被测软件的质量,对测试软件进行工程设计、实施和维护的整个生命过程。2 软件测试的相关背景相关背景
4、:前段时间, 就是在我没有认真了解测试行业之前, 可能由于测试在中国的重视程度的问题, 我也一直认为测试应该是不重要的, 甚至认为有必要有专门的测试职业吗?认为软件主要是开发人员的事, 软件的成果也是由开发人员决定的, 当我在参加工作后, 真正从学校的学习环境中走上实际运用开发的时候, 事实上真的不是那么一回事。软件无处不在, 然而, 软件是人编的所以不完美。臭名昭著的软件测试案例:1、迪士尼的狮子王 (19941995)软件在少数系统中能正常工作, 但在大众使用的常见系统中不行。后来证实,迪士尼公司没有对市场上投入实用的各种pc机型进行正确的测试。2、英特尔奔腾浮点除法软件缺陷(1994)英
5、特尔为自己处理软件缺陷拿出4亿美元支付更换坏芯片的费用。导致付出如此昂贵的代价, 其主要原因是发现了软件缺陷没有正确的处理。3、美国航天局火星极地登陆(1999)该项目使用前有经过测试, 两个测试小组双方独立工作都很好, 但从未走在一起。4、爱国者导弹防御系统 (1991)一枚导弹在多哈击毙28名美国士兵, 症结在于一个软件缺陷:一个很小的系统时钟错误累积起来就可能拖延14小时, 造成跟踪系统失去准确度。在多哈袭击战中系统被拖延100小时。5、千年虫 (大约1974)估计世界各地更换或升级该系统程序解决原有2000年错误的费用已经超过数亿美元。3 软件测试的概述3.1 软件测试的定义软件测试使
6、用人工或者自动手段来运行或测试某个系统的过程,其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别。它是帮助识别开发完成(中间或最终的版本)的计算机软件(整体或部分)的正确度(correctness) 完全度(completeness)和质量(quality)的软件过程;是SQA(software quality assurance)的重要子域。(1)测试并不仅仅是为了找出错误,通过分析错误产生的原因和错误的发生趋势,可以帮助项目管理者发现当前软件开发过程中的缺陷,以便及时改进; (2)这种分析也能帮助测试人员设计出有针对性的测试方法,改善测试的效率和有效性; (3)没有发现错
7、误的测试也是有价值的,完整的测试是评定软件质量的一种方法。3.2 软件测试的描述测试是软件开发过程的重要组成部分, 是用来确认一个程序的品质或性能是否符合开发之前所提出的一些要求。软件测试的目的, 第一是确认软件的质量, 其一方面是确认软件做了你所期望的事情(Do the right thing), 另一方面是确认软件以正确的方式来做了这个事件(Do it right);第二是提供信息, 比如提供给开发人员或程序经理的反馈信息, 为风险评估所准备的信息;第三软件测试不仅是在测试软件产品的本身, 而且还包括软件开发的过程。如果一个软件产品开发完成之后发现了很多问题, 这说明此软件开发过程很可能是
8、有缺陷的。3.3 软件测试的目的如果测试的目的是为了尽可能多地找出错误,那么测试就应该直接针对软件比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。如果测试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价,那么测试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。 在谈到软件测试时,引用Grenford J. Myers在The Art of Software Testing一书中的观点: (1)软件测试是为了发现错误而执行程序的过程; (2)测试是为了证明程序有错,而不是证明程序无错误; (3)一个好的测试用例是在于它能发现至今未发现的错误; (4)一个成功的测试是发现了至今未发现的错误的测试。 这种观
9、点可以提醒人们测试要以查找错误为中心,而不是为了演示软件的正确功能。但是仅凭字面意思理解这一观点可能会产生误导,认为发现错误是软件测试的唯一目,查找不出错误的测试就是没有价值的,事实并非如此。 首先,测试并不仅仅是为了要找出错误。通过分析错误产生的原因和错误的分布特征,可以帮助项目管理者发现当前所采用的软件过程的缺陷,以便改进。同时,这种分析也能帮助我们设计出有针对性地检测方法,改善测试的有效性。其次,没有发现错误的测试也是有价值的,完整的测试是评定测试质量的一种方法。3.4 软件测试的原则1应当把 “尽早和不断的测试”作为开发者的座右铭。 2程序员应该避免检查自己的程序, 测试工作应该由独立
10、的专业的软件测试机构来完成。 3设计测试用例时应该考虑到合法的输入和不合法的输入以及各种边界条件, 特殊情况下要制造极端状态和意外状态, 比如网络异常中断、电源断电等情况。 4一定要注意测试中的错误集中发生现象, 这和程序员的编程水平和习惯有很大的关系。 5对测试错误结果一定要有一个确认的过程, 一般有A测试出来的错误, 一定要有一个B来确认, 严重的错误可以召开评审会进行讨论和分析。 6制定严格的测试计划, 并把测试时间安排的尽量宽松, 不要希望在极短的时间内完成一个高水平的测试。 7回归测试的关联性一定要引起充分的注意, 修改一个错误而引起更多的错误出现的现象并不少见。 8妥善保存一切测试
11、过程文档, 意义是不言而喻的, 测试的重现性往往要靠测试文档4 软件测试的内容4.1 验证(verification)验证(verification)是保证软件正确地实现了一些特定功能的一系列活动, 即保证软件做了你所期望的事情。(Do the right thing) 1.确定软件生存周期中的一个给定阶段的产品是否达到前阶段确立的需求的过程;2.程序正确性的形式证明, 即采用形式理论证明程序符号设计规约规定的过程;3.评市、审查、测试、检查、审计等各类活动, 或对某些项处理、服务或文件等是否和规定的需求相一致进行判断和提出报告。4.2 确认(validation)确认(validation)
12、是一系列的活动和过程, 目的是想证实在一个给定的外部环境中软件的逻辑正确性。即保证软件以正确的方式来做了这个事件(Do it right)1.静态确认, 不在计算机上实际执行程序, 通过人工或程序分析来证明软件的正确性;2.动态确认, 通过执行程序做分析, 测试程序的动态行为, 以证实软件是否存在问题。软件测试的对象不仅仅是程序测试, 软件测试应该包括整个软件开发期间各个阶段所产生的文档, 如需求规格说明、概要设计文档、详细设计文档, 当然软件测试的主要对象还是源程序。5 软件测试的分类5.1 常用分类从是否需要执行被测软件的角度, 可分为: 静态测试 和动态测试 从测试是否针对系统的内部结构
13、和具体实现算法的角度来看, 可分为 : 白盒测试 和黑盒测试5.2 黑盒测试黑盒测试指的是把被测软件看作是一个黑盒子, 我们不去关心盒子里面的结构是什么样子, 只关心软件的输入数据和输出结果。黑盒测试方法是在程序接口上进行测试, 主要是为了发现以下错误: 是否有不正确或遗漏了的功能? 在接口上, 输入能否正确地接受? 能否输出正确的结果? 是否有数据结构错误或外部信息(例如数据文件)访问错误? 性能上是否能够满足要求? 是否有初始化或终止性错误? 用黑盒测试发现程序中的错误, 必须在所有可能的输入条件和输出条件中确定测试数据, 来检查程序是否都能产生正确的输出,但这是不可能的。证明:n假设一个
14、程序P有输入量X和Y及输出量Z。在字长为32位的计算机上运行。若X、Y取整数, 按黑盒方法进行穷举测试:n可能采用的 测试数据组: 232232 264 n如果测试一组数据需要1毫秒, 一年工作365 24小时, 完成所有测试需5亿年。5.2.1 黑盒测试的测试用例设计如手机的开机测试案例下表所示开机(Power UP)测试项目测试ID操作描述预期结果实际结果(OK/NG/NA)备注1 LED灯PU-1-1关机状态下长按挂机键LED灯闪烁,颜色变换符合设计2 开机动画PU-2-1关机状态下长按挂机键开机动画演示正常3 开机音乐PU-3-1关机状态下长按挂机键开机音乐播放正常4 开机欢迎界面PU
15、-4-1关机状态下长按挂机键开机欢迎辞显示正常5 SIM卡检查5.1 SIM卡损坏或没有SIM卡插入PU-5.1-1关机状态下长按挂机键开机动画、开机音乐之后,显示并停留在“请插入SIM卡”版面PU-5.1-2关机状态下长按挂机键,在“请插入SIM卡”版面,按SOS软键进入“紧急呼叫”5.2 启动了PIN检验PU-5.2-1关机状态下长按挂机键开机动画、开机音乐后出现“请输入PIN码”版面PU-5.2-2“请输入PIN码”版面,直接按确定软键提示“最小长度是4”,并返回“请输入PIN码”版面PU-5.2-3“请输入PIN码”版面,按数字键可以进行输入,并显示*PU-5.2-4“请输入PIN码”
16、版面,输入13位数字,按确定软键提示“最小长度是4”,并返回“请输入PIN码”版面PU-5.2-5“请输入PIN码”版面,输入8位数字后继续输入提示“最大长度是8”,并返回“请输入PIN码”版面PU-5.2-6“请输入PIN码”版面,输入48个数字的错误PIN码,按确定提示“错误PIN码”,然后返回“请输入PIN码”画面PU-5.2-7“请输入PIN码”版面,输入正确PIN码,按确定继续开机流程5.3 SIM卡PIN1被锁PU-5.3-1关机状态下长按挂机键开机动画、开机音乐之后,提示“PIN1被锁住”并最终显示在“请输入PUK”版面PU-5.3-2在“请输入PUK”版面,直接按确定软键提示“
17、最小长度是4”,并返回“请输入PUK码”版面PU-5.3-3在“请输入PUK”版面,按数字键可以进行输入,并显示*PU-5.3-4在“请输入PUK”版面,输入17位数字,按确定软键提示“最小长度是8”,并返回“请输入PUK码”版面PU-5.3-5在“请输入PUK”版面,输入8位数字的错误PUK码,按确定软键要求输入两次新PIN码后,提示“PIN1被锁住”,并返回“请输入PUK码”版面PU-5.3-6在“请输入PUK”版面,输入8位数字,继续输入提示“最大长度是8”,并返回“请输入PUK码”版面PU-5.3-7在“请输入PUK”版面,输入8位数字的正确PUK码,按确定软键要求输入两次新PIN码,
18、并成功解锁,继续开机流程6 手机密码检查PU-6-1关机状态下长按挂机键开机动画、开机音乐、PIN检验之后,出现“输入手机密码”版面PU-6-2“输入手机密码”版面,直接按确定软键提示“最小长度是4”,并返回“输入手机密码”版面PU-6-3“输入手机密码”版面,按数字键可以进行输入,并显示*PU-6-4在“输入手机密码”版面,输入13位数字,按确定软键提示“最小长度是4”,并返回“输入手机密码”版面PU-6-5在“输入手机密码”版面,输入4位错误手机密码,按确定软键提示“手机密码错误”,并返回“输入手机密码”版面PU-6-6在“输入手机密码”版面,输入8位数字,继续输入输入无效PU-6-7在“
19、输入手机密码”版面,输入4位正确手机密码,按确定软键手机解锁,继续开机流程7 搜网PU-7-1关机状态下长按挂机键开机动画、音乐完毕;PIN检验、手机密码检验完毕,出现搜网画面“正在搜网”,直到找到网络注:其它语言下以上各功能运行正常测试说明:在测试中,必须对每个界面都要进行触屏的操作,因此测试次数为2次,即使用按键操作1次,使用触屏操作1次,检查功能是否正常.(如有侧翻,合盖操作界面也做以上相应操作)5.2.2 等价划分法等价类划分是一种典型的黑盒测试方法,用这一方法设计测试用例完全不考虑程序的内部结构,只根据对程序的要求和说明,即需求规格说明书。我们必须仔细分析和推敲说明书的各项需求,特别
20、是功能需求。把说明书中对输入的要求和输出的要求区别开来并加以分解。由于穷举测试工作量太大,以至于无法实际完成,促使我们在大量的可能数据中选取其中的一部分作为测试用例。例如,在不了解等价分配计数的前提下,我们做计算器程序的加法测试时,测试了1+1,1+2,1+3和1+4之后,还有必要测试1+5和1+6吗,能否放心地认为它们是正确的?我们感觉1+5和1+6,与前面的1+1,1+2都是很类似的简单加法。等价类划分的方法是把程序的输入域划分成若干部分,然后从每个部分中选取少数代表性数据作为测试用例。每一类的代表性数据在测试中的作用等价于这一类中的其他值,也就是说,如果某一类中的一个例子发现了错误,这一
21、等价类中的其他例子也能发现同样的错误;反之,如果某一类中的一个例子没有发现错误,则这一类中的其他例子也不会查出错误(除非等价类中的某些例子属于另一等价类,因为几个等价类是可能相交的)。使用这一方法设计测试用例,首先必须在分析需求规格说明的基础上划分等价类,列出等价类表。5.2.2.1 划分等价类和列出等价类表等价类是指某个输入域的子集合。在该子集合中,各个输入数据对于发现程序中的错误都是等效的。并合理地假定:测试某个等价类的代表值就等于对这一类其他值的测试。因此,可以把全部输入数据合理地划分为若干等价类,在每一个等价类中取一个数据作为测试输入条件,就可以用少量代表性的测试数据取得较好的测试结果
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