軟件測(cè)試方法的分析與研究

一、概述

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使軟件產(chǎn)品應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量自然成為人們共同關(guān)注的焦點(diǎn)。軟件開發(fā)商為了占有市場(chǎng)，必須把產(chǎn)品質(zhì)量作為企業(yè)的重要目標(biāo)之一，以免在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰。用戶為了保證自己業(yè)務(wù)的順利完成，總是希望選用優(yōu)質(zhì)的軟件。質(zhì)量不佳的軟件產(chǎn)品不僅會(huì)使開發(fā)商的維護(hù)費(fèi)用和用戶的使用成本大幅增加，還可能產(chǎn)生其他的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)，在一些關(guān)鍵應(yīng)用，如民航訂票系統(tǒng)、銀行結(jié)算系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)等中使用質(zhì)量有問(wèn)題的軟件，還可能造成災(zāi)難性的后果。

軟件測(cè)試是根據(jù)軟件開發(fā)各階段的規(guī)格說(shuō)明和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而精心設(shè)計(jì)一組測(cè)試數(shù)據(jù)，并利用這些測(cè)試數(shù)據(jù)運(yùn)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤的過(guò)程。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)方法，軟件測(cè)試可分為結(jié)構(gòu)測(cè)試和功能測(cè)試。在結(jié)構(gòu)測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試者對(duì)程序的語(yǔ)句、分支和邏輯路徑進(jìn)行各種覆蓋測(cè)試，可以在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)，以確定實(shí)際狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)是否一致。軟件測(cè)試的目的不是確認(rèn)其正確性，而是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并且對(duì)已進(jìn)行的測(cè)試過(guò)程的程度進(jìn)行評(píng)估。

二、測(cè)試方法

1. 軟件測(cè)試實(shí)質(zhì)

軟件測(cè)試是一項(xiàng)邏輯性強(qiáng)且極具條理的工作，也是具有風(fēng)險(xiǎn)性的行為。由于軟件的輸入量、輸出結(jié)果、軟件實(shí)現(xiàn)途徑都很多，而且軟件產(chǎn)品說(shuō)明書沒(méi)有客觀的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致從不同的角度看，軟件缺陷的標(biāo)準(zhǔn)不同，因而無(wú)法對(duì)軟件實(shí)施完全測(cè)試。這樣，就無(wú)法通過(guò)軟件測(cè)試顯示隱藏的軟件缺陷，只能盡量查找軟件缺陷，找到的軟件缺陷越多，說(shuō)明軟件本身的缺陷就越多，況且還有一些是未發(fā)現(xiàn)、不能斷定的缺陷，這就是軟件測(cè)試的局限性。

2. 軟件測(cè)試手段

從測(cè)試是否針對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)算法的角度來(lái)看，可分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試。

（1）黑盒測(cè)試。黑盒測(cè)試也稱功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試，它是在已知產(chǎn)品所應(yīng)具有的功能情況下，通過(guò)測(cè)試來(lái)檢測(cè)每個(gè)功能是否都能正常使用。在測(cè)試時(shí)，把程序看做一個(gè)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(cè)試者在程序接口進(jìn)行測(cè)試，它只檢查程序功能是否按照說(shuō)明書的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(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（如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件）的完整性。黑盒法著眼于程序外部結(jié)構(gòu)，不考慮內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，只針對(duì)軟件界面和軟件功能進(jìn)行測(cè)試，它主要用于軟件驗(yàn)收測(cè)試。

（2）白盒測(cè)試。白盒測(cè)試也稱結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試，它是在已知產(chǎn)品內(nèi)部工作過(guò)程情況下，通過(guò)測(cè)試來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部動(dòng)作是否按照規(guī)格說(shuō)明書的規(guī)定正常進(jìn)行，按照程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)測(cè)試程序，檢驗(yàn)程序中的每條通路是否都能按預(yù)定要求正確工作，而不顧它的功能。白盒測(cè)試的主要方法有邏輯驅(qū)動(dòng)、基路測(cè)試等，白盒法是窮舉路徑測(cè)試，主要用于軟件驗(yàn)證。

當(dāng)軟件有產(chǎn)品說(shuō)明書時(shí)，對(duì)產(chǎn)品說(shuō)明書實(shí)施測(cè)試和審查：由于軟件產(chǎn)品說(shuō)明書屬于文檔，因此對(duì)產(chǎn)品說(shuō)明書的測(cè)試是黑盒測(cè)試。在實(shí)施測(cè)試時(shí)要弄清所開發(fā)軟件的客戶，并熟悉現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，基于同類軟件測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。除了這些，如果時(shí)間和條件允許，應(yīng)該對(duì)產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行審查，按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，看產(chǎn)品說(shuō)明書是否符合要求。這都是通常的一些做法，當(dāng)然還可以采用其他軟件檢測(cè)方法。

由于當(dāng)前軟件開發(fā)有時(shí)不是很正規(guī)，在沒(méi)有產(chǎn)品說(shuō)明書時(shí)應(yīng)使用試探性測(cè)試。首先要分步驟地弄清軟件特性，記錄軟件運(yùn)行情況，詳細(xì)描述軟件功能，然后運(yùn)用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)黑盒測(cè)試兩種方式來(lái)測(cè)試軟件，發(fā)現(xiàn)軟件缺陷。在這種情況下，可以將一些非法、錯(cuò)誤和垃圾數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)軟件的輸出結(jié)果。測(cè)試時(shí)，可采用反復(fù)測(cè)試、邊界值測(cè)試和不合條件等方法。

對(duì)有些軟件實(shí)施狀態(tài)測(cè)試：首先是熟悉軟件的邏輯流程，可能的話，建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，盡量清晰地描繪軟件可能的獨(dú)立狀態(tài)，從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)所允許的輸入和條件，以及進(jìn)入或退出某種狀態(tài)時(shí)的設(shè)置條件和輸出結(jié)果。如果要測(cè)試的軟件規(guī)模較大、復(fù)雜性較高，那么建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖將是非常艱巨的任務(wù)。這時(shí)，減少要測(cè)試的狀態(tài)及狀態(tài)的數(shù)量，但是必須保證每種狀態(tài)都必須測(cè)試一次，也可以在狀態(tài)測(cè)試時(shí)選擇那些不常用的分支，因?yàn)檫@是最容易被忽略的。在此基礎(chǔ)上，測(cè)試所有的錯(cuò)誤狀態(tài)及返回值，測(cè)試隨機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

在前述測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)有些測(cè)試實(shí)施失敗狀態(tài)測(cè)試。在實(shí)施時(shí)，指的是幾個(gè)時(shí)間對(duì)某一資源競(jìng)爭(zhēng)使用，比如：①兩個(gè)不同的程序同時(shí)保持或打開同一個(gè)文檔。②共享同一臺(tái)外圍設(shè)備。③同時(shí)關(guān)閉或者啟動(dòng)同一個(gè)軟件的多個(gè)實(shí)例。類似這樣的競(jìng)爭(zhēng)條件還有很多，不一一舉例。

在實(shí)際測(cè)試時(shí)還常用反復(fù)、壓迫和重負(fù)測(cè)試，實(shí)施這些測(cè)試的目的是考驗(yàn)軟件在惡劣條件下是否能正常運(yùn)行和退出，從而驗(yàn)證軟件的性能。反復(fù)測(cè)試指的是不斷地執(zhí)行同樣的操作；壓迫測(cè)試是使用軟件在不夠理想的條件下運(yùn)行，從而觀察軟件對(duì)外部資源的要求和依賴程度，借此來(lái)測(cè)試軟件的性能；重負(fù)測(cè)試是指盡量提供條件任其發(fā)揮，讓軟件處理盡可能大的數(shù)據(jù)文件，即最大限度地發(fā)掘軟件的能力，使之不堪重負(fù)。大多數(shù)情況下，用時(shí)間作為參數(shù)實(shí)施重負(fù)測(cè)試，看其在重負(fù)情況下能否正常運(yùn)行。實(shí)際測(cè)試時(shí)，常將三種測(cè)試方法結(jié)合起來(lái)使用。

測(cè)試軟件的另一種有效方法就是進(jìn)行正式審查，其中包括以下幾個(gè)方面：確定問(wèn)題、制定審查規(guī)則、準(zhǔn)備工作以及編寫報(bào)告。進(jìn)行審查的主要方法就是組織熟悉該類軟件的人員逐一檢查代碼，其中重要的軟件還需要按能力成熟度(CMM)中的要求進(jìn)行同行評(píng)審。

三、結(jié)束語(yǔ)

軟件測(cè)試的目的不是為了僅僅找出錯(cuò)誤，而是通過(guò)它發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、分析錯(cuò)誤，找到錯(cuò)誤的分布特征和規(guī)律，從而幫助項(xiàng)目管理人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)前所采用的軟件開發(fā)過(guò)程的缺陷，以便改進(jìn)；同時(shí)也能夠通過(guò)設(shè)計(jì)有針對(duì)性的檢測(cè)方法，改善軟件測(cè)試的有效性。即使測(cè)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，也是十分有價(jià)值的，因?yàn)橥暾臏y(cè)試不僅可以給軟件質(zhì)量進(jìn)行一個(gè)正確的評(píng)價(jià)，而且是提高軟件質(zhì)量的重要方法之一。

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院）