基于構(gòu)件的測試腳本復(fù)用技術(shù)研究

(1.華東理工大學(xué) 計算機科學(xué)與工程系， 上海 200237; 2.上海市計算機軟件評測重點實驗室， 上海 201112)

摘 要：

研究了自動化測試腳本及基于構(gòu)件的軟件復(fù)用技術(shù)，提出一個測試腳本構(gòu)件模型TSCM。該模型結(jié)合測試腳本特性，在借鑒現(xiàn)行軟件構(gòu)件模型基礎(chǔ)上加入構(gòu)件連接子增強測試腳本構(gòu)件的獨立性和可復(fù)用性。設(shè)計了TSCM模型的XML框架，實現(xiàn)了測試腳本構(gòu)件自動生成、驗證及不同測試語言之間的自動轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：測試腳本； 構(gòu)件； 復(fù)用模型； 構(gòu)件連接子； 可擴展標(biāo)記語言

中圖分類號：TP311.56文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-3695(2009)04-1323-04

Investigation on reusable technology of test script based on component

WU Li-song1， YANG Gen-xing1，2， CAI Li-zhi2

(1.Dept. of Computer Science Engineering， East China University of Science Technology， Shanghai 200237， China; 2.Shanghai Key Laboratory of Computer Software Evaluating Testing， Shanghai 201112， China)

Abstract:

This paper presented a test script component model (TSCM) which was based on analyzing the speciality of software component and using the advanced technology of software component for reference. TSCM used component-connector to enhance the test script component to be more independent and reusable. The paper also designed an XML framework for TSCM and implemented a tool to develop test scripts automated based on TSCM including producing and validating XML source code and translating it to different testing languages.

Key words：test scripts; component; reusable model; component connector; XML

自動化軟件測試技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，測試腳本作為自動化測試中最重要的知識資產(chǎn)之一，其復(fù)用技術(shù)具有很高的理論研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。本文將軟件構(gòu)件技術(shù)應(yīng)用到軟件測試領(lǐng)域，提出一個測試腳本構(gòu)件模型(test scripts component model，TSCM)，利用構(gòu)件的可復(fù)用特性達到測試腳本復(fù)用的目的。在設(shè)計TSCM模型XML框架的基礎(chǔ)上，開發(fā)輔助工具實現(xiàn)腳本構(gòu)件的自動生成和轉(zhuǎn)換。TSCM具有以下特點：

a)引入構(gòu)件連接子部件增強其獨立性和可復(fù)用性；

b)輔助工具支持，可實現(xiàn)腳本構(gòu)件開發(fā)自動化；

c)更換相應(yīng)的XSL模板便可實現(xiàn)將XML腳本構(gòu)件自動轉(zhuǎn)換成基于任何特定語言的腳本構(gòu)件。

1 測試腳本技術(shù)的研究現(xiàn)狀

目前對自動化測試腳本技術(shù)的研究主要從腳本的自動生成、腳本語言、層次結(jié)構(gòu)這幾個方面展開。

測試腳本自動生成方面研究最深入的是基于分層測試?yán)砟睿梅謱訙y試框架自動生成腳本的技術(shù)。分層測試框架一般分為三層，即測試對象層、測試用例層以及位于對象層與用例層之間的測試管理層。文獻[1]基于這種理念實現(xiàn)了測試腳本的自動生成，在一定程度上降低了編寫測試腳本的開銷，但是沒有對測試腳本復(fù)用進行研究和闡述。

對于腳本語言研究比較深入的是對腳本語言之間轉(zhuǎn)換的研究，實現(xiàn)測試腳本與測試工具的低耦合。文獻[2]根據(jù)程序代碼自動生成基于一定schema的XML格式的測試框架，然后根據(jù)schema方便地開發(fā)出各種轉(zhuǎn)換程序，生成測試驅(qū)動、測試用例等測試所需的各種文檔。但它們只是對腳本之間如何利用XML技術(shù)進行生成轉(zhuǎn)換，沒有對腳本本身的結(jié)構(gòu)和模型以及腳本本身的可復(fù)用性進行闡述。

關(guān)于腳本層次結(jié)構(gòu)方面的研究主要是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和關(guān)鍵字驅(qū)動腳本技術(shù)的研究。測試腳本主要分為線性腳本、共享腳本、數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本和關(guān)鍵字驅(qū)動腳本四種。線性腳本是指錄制手工執(zhí)行測試流程得到的腳本，包含一個測試流程所有的執(zhí)行指令和測試數(shù)據(jù)，基本不能復(fù)用；共享腳本是指按單個測試任務(wù)錄制的腳本，對某些需要重復(fù)執(zhí)行測試的任務(wù)可以簡單復(fù)用；數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本是指將控制指令和測試數(shù)據(jù)進行分離的腳本，該類型腳本將控制指令獨立為一個控制腳本，將測試數(shù)據(jù)獨立保存在測試數(shù)據(jù)文件中，實現(xiàn)一個控制腳本對多個測試用例的執(zhí)行；關(guān)鍵字驅(qū)動腳本將數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本中的數(shù)據(jù)文件分為兩部分：數(shù)據(jù)文件本身只對測試用例進行關(guān)鍵字描述以及支持腳本來解釋數(shù)據(jù)文件中的關(guān)鍵字。因此，測試邏輯、測試信息、測試實現(xiàn)是分離的，一定程度上實現(xiàn)了測試腳本的可復(fù)用性。但是，它們?nèi)鄙贅?gòu)件化的思想來組織管理腳本，其復(fù)用度相對較低。

2 測試腳本構(gòu)件模型

2.1 構(gòu)件技術(shù)及其可復(fù)用性

軟件構(gòu)件被定義為能夠提供獨立服務(wù)的計算單元，具有規(guī)范的接口和顯式的環(huán)境依賴，能夠被第三方組合[3]。典型的構(gòu)件模型主要包括接口和實體兩部分。其中接口是構(gòu)件與外界的交互點，也是構(gòu)件進行復(fù)用時的組合點。現(xiàn)行最具代表性的構(gòu)件主要有CORBA、EJB和COM/COM+。圖1描述了無狀態(tài)會話EJB構(gòu)件模型，其主要由四個接口(遠程EJB接口、遠程home接口、本地EJB接口、本地home接口)和一個類(業(yè)務(wù)實現(xiàn)EJB類)組成。

基于可復(fù)用構(gòu)件的軟件產(chǎn)品開發(fā)就是軟件構(gòu)件的組合過程。軟件構(gòu)件的可復(fù)用性最終體現(xiàn)為構(gòu)件之間的組合，可以利用無狀態(tài)會話EJB構(gòu)件模型示意圖進行說明。EJB接口在型構(gòu)層次上定義了EJB構(gòu)件所提供的業(yè)務(wù)服務(wù)，所謂型構(gòu)層次是指該接口僅對業(yè)務(wù)邏輯方法的方法名、參數(shù)類型和返回結(jié)果類型進行描述，而沒有說明方法之間的依賴關(guān)系和順序關(guān)系；業(yè)務(wù)實現(xiàn)EJB類對具體服務(wù)的實現(xiàn)細節(jié)進行隱藏。Home接口在型構(gòu)層次上定義了生成EJB接口的服務(wù)，實現(xiàn)細節(jié)隱藏于EJB容器中。EJB構(gòu)件利用接口進行相互之間的消息傳遞(方法調(diào)用)實現(xiàn)構(gòu)件組合或直接被客戶端調(diào)用，而無須關(guān)心服務(wù)實現(xiàn)細節(jié)。

基于構(gòu)件的復(fù)用技術(shù)已在軟件開發(fā)中得到了有效應(yīng)用，但目前還缺乏對基于構(gòu)件的測試腳本復(fù)用技術(shù)的研究和應(yīng)用。

2.2 測試腳本構(gòu)件化

正如上文所述，EJB構(gòu)件組合可以構(gòu)建整個應(yīng)用系統(tǒng)，這使得開發(fā)軟件產(chǎn)品就像制造工業(yè)產(chǎn)品一樣，首先通過專業(yè)分工生產(chǎn)出不同的“零部件”，然后合理地組裝這些“零部件”形成所需的產(chǎn)品。

這種基于構(gòu)件的軟件開發(fā)理念也同樣適用于自動化測試腳本的開發(fā)，因為測試腳本開發(fā)和軟件開發(fā)本質(zhì)上都是編寫程序?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，其過程沒有本質(zhì)區(qū)別。因此，測試腳本應(yīng)該并且可以構(gòu)件化。圖2是基于構(gòu)件的測試腳本組織示意圖，它描述了基于構(gòu)件的測試腳本結(jié)構(gòu)是以腳本構(gòu)件為最小單位組織的。



在基于這種模式的自動化測試開發(fā)中，不是一有需求就急于腳本開發(fā)，而是先查找合適的腳本構(gòu)件，然后將構(gòu)件組裝成腳本文件，再將腳本文件組合成符合一定測試流程的腳本文件組來執(zhí)行測試。圖3描述了基于構(gòu)件的測試腳本文件的組織流程。

當(dāng)然，要實現(xiàn)相互之間的組合復(fù)用，腳本構(gòu)件需要滿足三個條件，即良好的構(gòu)件描述、相對獨立的結(jié)構(gòu)和功能以及具備構(gòu)件組合點。

2.3 測試腳本構(gòu)件模型(TSCM)

借鑒目前各種軟件構(gòu)件模型技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文提出測試腳本構(gòu)件模型(TSCM)如圖4所示。

從圖4描述可知，TSCM主要由接口集、實現(xiàn)體和連接子三部分組成，構(gòu)件之間通過構(gòu)件連接子這個部件實現(xiàn)組合。以下八個定義是對TSCM組成部分、各部分的細節(jié)及功能的詳細描述。

定義1 首先定義三個集合，即CSS、SDS和SBS。其中：a)CSS(component service set)是所有構(gòu)件提供的一個服務(wù)集合，表示為{CS1，CS2，…}，CSi∈CSS::=〈SD，SB〉。SD(service description)是對單個服務(wù)的描述，SB(service body)是服務(wù)主體。b）SDS是SD的集合，表示為{SD1，SD2，…}。c）SBS是SB的結(jié)合，表示為{SB1，SB2，…}。



定義2 測試腳本構(gòu)件TSC(test script component)可以抽象地表示成一個三元組TSC::=〈IS，IB，CC〉，即TSC::= IS×IB×CC。其中：IS(interface set)SDS，是構(gòu)件服務(wù)描述集的子集；IB(implement body)SBS，是構(gòu)件服務(wù)主體集合的子集；CC(component connector)是腳本構(gòu)件之間組合的連接子。

定義3 接口集IS是對構(gòu)件服務(wù)的描述，包括請求服務(wù)、提供服務(wù)、服務(wù)調(diào)用關(guān)系。可用三元組表示為IS::=〈RIS，SIS，CRS〉。其中：RIS(request interface set)描述構(gòu)件請求調(diào)用其他構(gòu)件的服務(wù)；SIS(service interface set)描述構(gòu)件所提供的服務(wù)；CRS（call relation set）描述服務(wù)調(diào)用關(guān)系。

定義4 請求接口集RIS用來描述構(gòu)件請求調(diào)用的服務(wù)，即描述其他構(gòu)件對本構(gòu)件提供的服務(wù)。RIS::={Rs1，Rs2，…，Rsn}， Rsi∈SDS =〈name，params，pre-condition，post-condition〉。其中，name為服務(wù)名，params為服務(wù)調(diào)用參數(shù)，pre-condition為服務(wù)調(diào)用的前置條件，post-condition為服務(wù)返回值。

定義5 服務(wù)接口集SIS用來描述構(gòu)件所提供的服務(wù)。SIS::={S1，S2，…，Sn}，Si∈SDS =〈name， params，pre-condition， post-condition〉。四元組的意義和定義4中一致。

定義6 調(diào)用關(guān)系集CRS是對構(gòu)件服務(wù)關(guān)系的描述，包括約束和調(diào)用次序兩類關(guān)系。約束關(guān)系是指服務(wù)之間的引用和互斥，常見的如服務(wù)A的正常使用需要引用服務(wù)B，且不能出現(xiàn)服務(wù)C。

定義 7實現(xiàn)體IB(implement body)是腳本構(gòu)件的服務(wù)主體，是對腳本構(gòu)件服務(wù)接口集的具體服務(wù)的實現(xiàn)，其實質(zhì)是一段基于具體腳本語言的代碼。

定義8 構(gòu)件連接子CC::={adaptor，controller}，用來實現(xiàn)構(gòu)件交互，是腳本構(gòu)件組合的橋梁。其中：controller可以看做是不同構(gòu)件之間的CRS，adaptor用來匹配不兼容構(gòu)件之間的組合，而構(gòu)件的組合是通過各自的接口組裝實現(xiàn)的，因此，adaptor實際上是用來適配不同接口的組裝，是適配器模式的應(yīng)用。

2.4 TSCM的可復(fù)用性

TSCM具備上文所述的構(gòu)件組合復(fù)用的三個條件：

a）接口集對測試腳本構(gòu)件作了型構(gòu)層次以及行為層次上的良好描述。型構(gòu)層次描述包括服務(wù)接口集對構(gòu)件所能提供的服務(wù)描述和請求接口集對構(gòu)件需要調(diào)用其他構(gòu)件服務(wù)的描述；行為層次描述是指關(guān)系集對接口上請求服務(wù)與提供服務(wù)之間的關(guān)系進行的描述。這種良好的接口描述暴露了測試腳本構(gòu)件比一般軟件構(gòu)件更多有用的信息，有利于構(gòu)件之間的組合和交互驗證。

b）實現(xiàn)體實現(xiàn)接口集描述的服務(wù)并對其進行封裝，其功能和結(jié)構(gòu)上的獨立性使得測試腳本構(gòu)件的組合基于上層接口而不是具體實現(xiàn)。因此，對構(gòu)件進行組合復(fù)用時不用關(guān)心實現(xiàn)體的細節(jié)。

c）TSCM具有很好的組合點，即構(gòu)件連接子。連接子是軟件體系結(jié)構(gòu)中的重要概念，構(gòu)件連接子只是借用這個概念，其結(jié)構(gòu)沒有軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中的連接子模型復(fù)雜。簡單地說，腳本構(gòu)件的組合是通過構(gòu)件連接子實現(xiàn)的，構(gòu)件連接子在腳本構(gòu)件中的作用是連接兩個構(gòu)件。一方面連接子具有適配不完全匹配的腳本構(gòu)件的作用；另一方面連接子協(xié)調(diào)構(gòu)件之間的通信。在腳本構(gòu)件模型中設(shè)計構(gòu)件連接子，使得腳本構(gòu)件在與其他構(gòu)件組合時不用關(guān)心通信細節(jié)，同時明確了測試腳本構(gòu)件功能，也提高了構(gòu)件和連接子的復(fù)用度。

3 TSCM模型的實現(xiàn)

考慮到測試腳本語言的多樣性以及各自對接口、對象等腳本構(gòu)件開發(fā)技術(shù)支持的差異性，本文設(shè)計了一套基于XML技術(shù)的通用方案來說明TSCM模型的實現(xiàn)。選擇XML技術(shù)是因為它具有以下兩個優(yōu)點：

a)XML具有人機可讀且與平臺無關(guān)的特性，可以方便地與測試工具結(jié)合，如Loadrunner測試工具自帶的腳本語言就支持XML操作。

b)XML具有schema和XSLT的強大支持。Schema用來定義并驗證XML文檔；而XSLT可以方便地將XML轉(zhuǎn)換為其他任何格式的文檔。利用XML技術(shù)實現(xiàn)的腳本構(gòu)件可以方便地將其轉(zhuǎn)換為基于特定測試腳本語言的自動化測試腳本。因此，基于XML技術(shù)實現(xiàn)的TSCM將有利于腳本構(gòu)件的擴展和復(fù)用。基于XML技術(shù)的TSCM實現(xiàn)方案可以用圖5來描述。



從圖5可知，TSCM模型實現(xiàn)主要分為XML描述、設(shè)計schema以及相關(guān)程序的開發(fā)、開發(fā)XSLT及轉(zhuǎn)換程序三部分。

3.1 XML描述框架設(shè)計

TSCM的XML描述框架主要分為以下三部分：

a)TSCM中接口集的描述，包括RIS和SIS的結(jié)構(gòu)描述、各服務(wù)的型構(gòu)層次描述以及服務(wù)調(diào)用關(guān)系的描述三部分。描述框架如下：

〈!--接口集結(jié)構(gòu)描述示例--〉

〈IS id=′TSCName_ISId′〉

〈!--請求接口集--〉

〈RIS id=′…′〉

〈RI id=′…′〉…〈RI〉

〈RI id=′…′〉…〈RI〉…

〈/RIS〉

〈!--服務(wù)接口集--〉

〈SIS id=′…′〉

〈SI id=′…′〉…〈SI〉

〈SI id=′…′〉…〈SI〉…

〈/SIS〉

〈!--關(guān)系集--〉

〈CRS id=′…′〉

〈CR id=′..′type=′..′〉…〈CR〉

〈CR id=′..′type=′..′〉…〈CR〉

 …

〈/CRS〉

〈/IS〉

〈!--服務(wù)“型構(gòu)層次”描述框架示例--〉

〈service interface_id=\"..\"〉

〈name〉…〈/name〉

〈pre-conditions〉…〈/pre-conditions〉

〈params〉…〈/params〉

〈post-conditions〉…〈/post-conditions〉

〈/service〉

〈!--服務(wù)(調(diào)用次序)關(guān)系描述示例--〉

〈CR id=′..′type=′call-sequence′〉

〈caller name=′…′〉

〈callee seqNumber=1〉…〈/callee〉

〈callee seqNumber=2〉…〈/callee〉

……

〈/caller〉

〈CR〉

b)實現(xiàn)體的描述是對各服務(wù)的行為層次描述，即服務(wù)具體功能代碼段的描述。設(shè)計執(zhí)行語句節(jié)點〈do〉；條件語句節(jié)點〈if〉〈else〉〈condition〉；循環(huán)語句節(jié)點〈for〉〈init-term〉〈change-term〉〈end-term〉〈while〉〈repeat〉〈time〉等；服務(wù)調(diào)用語句節(jié)點〈call〉〈param〉〈return〉。

c)構(gòu)件連接子的描述，包括controller和adaptor描述。其中，controller是不同構(gòu)件之間的CRS，其描述結(jié)構(gòu)只是比CRS描述多了不同構(gòu)件的ID屬性，不再累述；adaptor一般通過引入adapter接口來適配不兼容構(gòu)件之間的接口組裝，從而實現(xiàn)不同構(gòu)件通過接口進行服務(wù)調(diào)用。描述結(jié)構(gòu)如下：

〈adaptor id=′…′〉

〈target〉

〈component〉…〈/component〉

〈interface〉…〈/interface〉

〈/target〉

〈source〉

〈component〉…〈/component〉

〈interface〉…〈/interface〉

〈!--引入新接口adapter，描述source的接口中沒有但是target的接口具有的服務(wù)--〉

〈adapter〉…〈/adapter〉

〈/source〉

〈/Adaptor〉

3.2 自動化輔助工具開發(fā)

在設(shè)計TSCM的XML描述框架的基礎(chǔ)上，很容易開發(fā)相應(yīng)的schema，既可作為自動生成XML描述腳本的模板，亦可作為驗證腳本正確性的依據(jù)。另一方面，基于XML測試腳本構(gòu)件作為通用構(gòu)件無法直接執(zhí)行在大部分測試工具中，需要開發(fā)XSLT程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為符合需求的腳本構(gòu)件，便于直接組裝并運行在測試工具上完成測試任務(wù)。為此，開發(fā)輔助工具來實現(xiàn)測試腳本構(gòu)件自動生成、驗證和轉(zhuǎn)換。自動化輔助工具如圖6所示。

圖6中的模塊1為XML腳本自動生成部分，使用技術(shù)主要是對Apache XMLBeans API編程，從schema出發(fā)先自動生成schema中定義的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的JavaBeans并生成符合結(jié)構(gòu)的XML框架，然后由數(shù)據(jù)填充程序生成完整的XML測試腳本構(gòu)件；模塊2為驗證部分，主要使用Xerces2-J SAXParser API編程實現(xiàn)，先由SAXParser類設(shè)置驗證屬性并讀入驗證schema，然后實現(xiàn)handler并作為validator注入到SAXParser，最后實現(xiàn)XML腳本驗證；模塊3為轉(zhuǎn)換部分，程序使用Apache Xalan處理器實現(xiàn)XML腳本的轉(zhuǎn)換。本工具小巧方便，可以將測試腳本構(gòu)件轉(zhuǎn)換為基于任意語言的測試腳本，只需針對特定腳本語言設(shè)計相應(yīng)的XSL模板即可。



4 應(yīng)用實例

本文借助實際項目的例子對基于TSCM的測試腳本構(gòu)件進行開發(fā)和復(fù)用分析。在某保險系統(tǒng)測試中，六個子系統(tǒng)都有登錄模塊并且登錄方式各不相同，如DDH子系統(tǒng)的登錄需要打開URL、輸入用戶名、密碼、選擇險種、點擊登錄按鈕五步。每一個流程的測試都首先需要登錄，如果采用傳統(tǒng)測試方式，必須為每一個子系統(tǒng)開發(fā)一個登錄測試腳本。基于TSCM模型的腳本開發(fā)則只需開發(fā)并復(fù)用一個最基本的登錄測試腳本構(gòu)件。以繳費測試為例設(shè)計測試腳本構(gòu)件如下：

a）構(gòu)件basic_login_test_comp只提供輸入用戶名、輸入密碼、點擊登錄按鈕這三個服務(wù)，且無須調(diào)用其他構(gòu)件服務(wù)，因此只需一個描述三個服務(wù)的SIS(basicLogin_Interface)、一個相應(yīng)的實現(xiàn)體以及一個描述三個服務(wù)執(zhí)行順序的CRS(callSeq_Relation)。

b）構(gòu)件連接子DDH_Login_Connector，對照3.1節(jié)中adaptor框架，source.component= basic_login_test_comp， source.interface=basicLogin_Interface，并引入新接口adapter描述打開URL、選擇險種這兩個服務(wù)；target.component=DDH_charge，target.interface=DDH_Login_Interface。Controller描述兩個構(gòu)件中五個服務(wù)的調(diào)用順序。

c）DDH_charge是DDH子系統(tǒng)繳費測試構(gòu)件。其中一個接口DDH_Login_Interface描述DDH子系統(tǒng)登錄的五個服務(wù)。其中打開URL、選擇險種這兩個服務(wù)有相應(yīng)的實現(xiàn)體；另外三個服務(wù)通過連接子調(diào)用basicLogin_Interface中存在的服務(wù)。

基于3.1節(jié)設(shè)計的XML框架開發(fā)schema，并借助輔助工具自動生成XML描述腳本。根據(jù)需求開發(fā)XSL模板轉(zhuǎn)換為基于Loadrunner腳本，最終利用LR完成執(zhí)行壓力測試。

項目中其他子系統(tǒng)的測試凡是涉及到登錄的測試都復(fù)用basic_login_test_comp，只需相應(yīng)連接子完成適配。

5 結(jié)束語

本文提出了測試腳本構(gòu)件模型TSCM，該模型引入連接子部件增強了測試腳本構(gòu)件的獨立性、易適配性和可復(fù)用性。XML框架的設(shè)計和輔助工具的支持可以有效地提高腳本構(gòu)件的復(fù)用，如何組織并實現(xiàn)便于查找、便于復(fù)用且面向服務(wù)的測試腳本構(gòu)件庫，將是后續(xù)研究的方向。

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