自動化軟件測試技術(shù)研究.pdf

1、從計算機的誕生開始，人們對程序正確性的追求就一直沒有停止過。軟件測試正好可以幫助人們確定和保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，提高使用者對軟件產(chǎn)品的信心。但是，軟件測試同時也是一項非常困難和復(fù)雜的工作。無論從測試時間的花銷和測試資源的耗費上都達到了整個軟件項目的50％以上。因此，軟件測試一直都是軟件工程中相當活躍的研究領(lǐng)域，提高軟件測試的性能和效率，對于軟件工程具有非常重要的價值。 從上世紀70年代以來，伴隨著軟件工程的發(fā)展，對系統(tǒng)化的軟件測試

2、技術(shù)和方法的研究也隨之不斷地發(fā)展。軟件測試從最初的靜態(tài)分析，動態(tài)調(diào)試等簡單的個體查錯行為逐漸發(fā)展成為形式化、系統(tǒng)化的工程行為。各種形式化的證明與驗證技術(shù)用于確保程序的正確性，大量的統(tǒng)計方法也被應(yīng)用于軟件測試，以評測軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件系統(tǒng)的可靠性。隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對軟件系統(tǒng)的測試也變得更加困難和復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工測試的局限性也越來越明顯。軟件測試技術(shù)的研究需要有革新性的發(fā)展。自動化軟件測試技術(shù)正是在這樣

3、的背景下受到了密切的關(guān)注，成為近年來軟件測試的重要研究方向。 自動化軟件測試技術(shù)可以克服傳統(tǒng)測試技術(shù)的許多問題。自動化測試所依據(jù)的是一套嚴密的測試法則和評估標準，具有完整的自動測試過程。因此，它可以避免測試人員慣性思維所導(dǎo)致的測試疏漏，也可減少由于手工測試中繁復(fù)的重復(fù)工作所導(dǎo)致的人為差錯。同時，自動測試是嚴密控制的測試步驟，易于實現(xiàn)錯誤信息的追蹤和場景的再現(xiàn)。另外，自動測試所帶來的簡便性，高效性無疑都能給測試分析人員提供極大的便

4、利。因此，自動測試技術(shù)已成為提高測試效率，保證測試有效性的重要研究內(nèi)容。軟件工程中，針對軟件的CMM模型，曾經(jīng)有對應(yīng)的TMM測試模型。隨著自動測試技術(shù)的研究發(fā)展，已經(jīng)為不同的TMM測試級別形成了相應(yīng)的自動化軟件測試等級。自動化的測試管理配置工具，以及各種自動測試方法被應(yīng)用于軟件開發(fā)生命周期中的各個階段，極大地提高了測試的效率，減少了測試資源的開銷，節(jié)省了測試人員的占用，大大地縮短了測試的周期。如今，自動化測試技術(shù)的理論研究和工程應(yīng)用相結(jié)

5、合，正顯現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭，具有重要的理論意義和非常有價值的現(xiàn)實意義。 本文工作中主要的創(chuàng)新性研究成果和貢獻如下： (1)提出了面向程序結(jié)構(gòu)測試的一體化自動測試框架模型。在實際的軟件工程應(yīng)用中，由于軟件測試具有很強的針對性，各種測試活動往往難以制定為統(tǒng)一的標準行為，為滿足特定的測試目標，需要有效組織多種不同的測試活動。這使得設(shè)計和實現(xiàn)統(tǒng)一的高效的自動測試框架模型變得困難。自動測試框架模型可看作是組織和聯(lián)系各個測試活動的容

6、器，設(shè)計良好的自動測試框架模型，不僅能為各種測試活動提供很好地支持，具有較好的擴展性和兼容性；同時，應(yīng)該能夠適應(yīng)不同測試目標的需求，盡量發(fā)揮不同測試活動的特點和性能。本文所提出的測試框架模型考慮到測試策略的動態(tài)性，根據(jù)測試策略對測試活動進行調(diào)配，有較強的適應(yīng)性。同時，該模型可盡量提供對不同測試活動的支持，以及對不同自動測試活動的實現(xiàn)和擴展，尤其對自動化測試用例技術(shù)的支持，具有較好的可操作性。 (2)對自動化測試用例的生成技術(shù)進行

7、了深入的研究后，針對不同的測試策略，設(shè)計了不同的測試用例自動生成的實現(xiàn)方法。在基于程序功能的測試用例自動生成中，設(shè)計和實現(xiàn)了基于程序規(guī)則說明和決策表技術(shù)的測試用例自動生成方法，從功能覆蓋角度指導(dǎo)測試用例的自動生成。該研究中，針對功能測試中缺乏確定和公認的測試充分性判定標準，導(dǎo)致難以保證自動測試的充分性和完備性的問題，使用測試條件決策表技術(shù)用于指導(dǎo)測試用例的自動生成。該方法確保了針對功能的測試用例生成的完備性，有效解決了前述的自動測試標準

8、問題。 (3)在基于程序結(jié)構(gòu)的測試用例自動生成研究中，設(shè)計了使用遺傳算法的測試用例自動生成方法。該方法是一種面向目標的自動測試技術(shù)，其目標是為了生成能夠均勻覆蓋程序各條動態(tài)執(zhí)行路徑的測試用例。程序的靜態(tài)控制路徑作為參照基礎(chǔ)，并以路徑信息將測試用例空間進行等價類劃分，以等價類中的元素數(shù)量設(shè)計測試用例的適應(yīng)度函數(shù)。通過動態(tài)調(diào)測試用例的整適度，可抑制冗余測試用例的生成，同時獎勵可觸發(fā)不易發(fā)生路徑的測試用例生成?？捎行П苊庥捎跍y試用例空

9、間分布不均勻性所導(dǎo)致的測試冗余或測試不充分情況，有效地提高了測試用例自動生成的效率。 (4)研究啟發(fā)式學習算法在自動測試技術(shù)中的應(yīng)用，針對路徑CSP的自動求解設(shè)計了改進的前向檢測算法。算法結(jié)合了邊界測試數(shù)據(jù)選取技術(shù)和寬度優(yōu)先的二叉樹搜索技術(shù)，可以完成對實數(shù)域空間的有限數(shù)據(jù)集選取，但同時保證去處的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致解遺漏的幾率低于特定的水平。再通過對該有限集合采用寬度優(yōu)先的二叉樹搜索方法，提高了問題的求解速度。軟件測試中，為了檢測程序中

10、可能存在的不可達指令代碼，需要對程序的動態(tài)執(zhí)行路徑進行分析，將程序指令的可達性測試表示成關(guān)于該指令所在路徑的限制滿足問題，則自動測試過程就對應(yīng)了為對路徑CSP的自動求解。因此，這種方法可有效解決自動化指令可達性。 (5)將有限狀態(tài)自動機模型應(yīng)用于建立自動化測試模型。本文應(yīng)用該模型對TCP協(xié)議服務(wù)端進行檢測，使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移序列的安全路徑和臨界循環(huán)路徑以及時鐘檢測技術(shù)，測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的安全性，是一種較為底層的驗證模型。在實現(xiàn)測試自動