關于Web應用中的組合模型和生成測試

青島科技大學 宋 波

關于Web應用中的組合模型和生成測試

青島科技大學 宋 波

【摘要】如今，隨著Web應用的普及，互聯網上有越來越多可供使用的服務和信息，而其正確性、安全性和可靠性往往是企業和組織成功的關鍵。Web測試是保證Web安全的一種方法。然而，由于Web應用的特殊性，傳統的測試方法在諸多方面都不適合進行Web測試。一個典型的Web應用程序由兩層組成：客戶端和服務器。現有的大多數工作是從外部或用戶視圖進行Web應用程序的測試，而不考慮服務器端的交互與行為。在本文中，對于服務器端的交互與行為進行了特別的考慮，并提出了組合模型和測試Web應用程序的方法。有限狀態機（FSMs）用于分別從用戶端和服務器端建立Web應用模型，然后，同步產物被用作構建有限狀態機組成的工具。最后，基于有限狀態機的組成，生成測試滿足相應的測試復蓋準則。

【關鍵詞】Web；組合模型；測試

1.引言

如今，隨著Web應用的普及，互聯網上有越來越多可供使用的服務和信息，Web應用在世界各地非常普遍，而其正確性、安全性和可靠性往往是企業和組織成功的關鍵。Web應用程序開發需要新方法、技術和工具，來支持生命周期各個階段的工程項目。然而，由于Web應用的特殊性，傳統的測試方法在諸多方面都不適合進行Web測試，而Web測試是保證Web安全的一種方法。Web應用非常流行，發展迅速，已經擁有了大量的用戶。Web應用由網站或Web系統發展而來，利用使能技術，一種頁面動態機制，根據用戶輸入作出響應，使其內容動態并允許用戶響應服務器的業務邏輯。我們知道，Web應用程序開發利用導航和超文本HTML頁面的交互設備，向用戶提供或獲取信息，同時向龐大的用戶群體提供跨平臺訪問的通用Web資源。

Web應用的基本結構包括2層：客戶端和服務器。一個簡單的靜態Web應用程序，主要是超文本標記語言（HTML）頁面。網站中的網頁和其他組件都存儲在服務器端，當用戶訪問Web應用程序時，點擊鏈接，請求被發送至服務器。收到請求后，服務器作出響應，向客戶端發送一個相應的純HTML顯示給用戶。客戶端如何與服務器進行交互，服務器如何正確響應用戶的請求，服務器端的行為等等，讓我們感到困惑，這對Web開發者來說是一個挑戰?，F有的大多數Web應用程序的建模和測試工作都是來自外部或用戶視圖。

在本文中，我們考慮了客戶端和服務器端的行為，有限狀態機被用作客戶端和服務器端的Web應用程序模型。由于客戶端與服務器進行交互或通信是通過發送消息請求和響應，因此，采用同步產品來完成客戶端與服務器端的模型組成。最終，基于組合模型，測試生成。

本文結構安排如下：第二部分給出一個示例，這個例子貫穿整篇文章，以證明我們的方法。然后我們使用有限狀態機從客戶端和服務器端建立Web應用模型，隨后在第三部分中利用同步產品來完成對有限狀態機的組成。第四部分是測試生成過程，此外，第五部分是一些結論及相關工作。

圖1 有限狀態機示例

2.示例

為了簡化我們方法的介紹和地址，在這里，我們給出了一個簡單的例子，如圖1所示。所有的網頁都存儲在服務器端，用戶在Web瀏覽器的地址欄中鍵入Web應用程序的網址，按下Enter鍵后，Web服務器將返回主頁（P1）給用戶。當用戶點擊消息鏈接，對消息的請求將被發送至服務器，用戶會處于短暫的等待狀態（W1），服務器收到請求后，將發送消息網頁（P2）給用戶。在圖1中，符號“’”表示“反應”。當點擊主頁的登錄鏈接后，用戶將進入短暫的等待狀態（W2），服務器響應后，登錄頁面（P3）出現。用戶輸入用戶名和密碼，并點擊提交按鈕。提交后，用戶名和密碼被發送至Web服務器進行身份驗證，因此，用戶將進入短暫的等待狀態（W3）。如果用戶名和密碼是正確的，一個用戶私人頁面（P4）會被加載并顯示。當用戶點擊注銷，他/她將返回到主頁（P1）。

圖2 有限狀態機用于服務器

根據客戶的要求，服務器將做出相應的響應，我們使用有限狀態機來描述服務器行為，如圖2所示。當接收到消息的請求時，服務器發送HTML頁面的消息到客戶端（消息’指的是服務器對消息請求的響應），并發送相同的登錄請求。當用戶向服務器提交他/她的用戶名和密碼時，當服務器收到請求認證用戶名和密碼時，服務器會發送一個查找請求在數據庫中進行匹配，隨后服務器進入狀態S5，匹配后，服務器進入狀態S4，響應提交的請求，提交’，此時服務器進入狀態S6。在狀態S6，進行構建會話數據。當用戶點擊注銷鏈接，服務器會刪除該會話的數據，它將返回狀態S1。

3.有限狀態機的組成

有限狀態機（FSM）提供一種簡便的構建軟件行為模型方式，來避免執行伴隨的問題。從有限狀態機導出的幾種測試方法已被提出，從理論上講，Web應用程序可以完全利用有限狀態機建模，然而，即使是簡單的網頁，也可能面臨來自狀態空間爆炸的問題。文本域可以有多種可能的輸入，在一些有大量的選項網頁上，可以選擇信息的輸入順序，這些因素意味著一個有限狀態機可能占據非常大的因素，即使只有一頁。因此，一個基于有限狀態機的測試方法只能用于發現生成有限狀態機的應用技術，這種技術是描述性的，小卻很實用，足以產生有效的測試。因此，在本文中，我們不用去考慮每一個網頁的細節，而是在一個較高的抽象層次上，使用有限狀態機分別在客戶端和服務器端建立Web應用模型。此外，客戶端通過發送消息請求和響應與服務器進行通信。因此，我們可以將消息的請求和響應作為橋梁，來把同步產品組成兩個有限狀態機。進而，基于新的復合狀態機，可以很容易的生成測試。

通常，我們從外觀視圖方面來對Web應用程序進行建模和測試，web服務器的行為都沒有考慮到。這使得我們不知道服務器的響應和互動是怎樣的。此外，客戶端和服務器之間進行互動或取得通信你是通過消息的請求和響應裝置。所以，可以使用該消息來進行同步產品的操作已構成兩種形式。以這種方式，整個web應用程

序的模式是由FSM的組合物建模組成。

4.相關工作

據我們所知，已經有一些Web應用的建模和測試技術被提出，每一種都有不同的起源，在處理Web應用的獨特性時追求不同的目標。

導航模型如使用狀態圖表示法。他們建立Web導航模型，當用戶通過Web應用程序時，網頁元素與它們進行交互。然而，這與服務器端的行為是無關的。

安德魯斯等人提出了一種從有限狀態機導出測試的方法。生成基于有限狀態機的測試序列，他們嘗試利用輸入約束來限制狀態空間的爆炸。這種方法將整個Web應用分為幾個子系統，然后要求在有限狀態機的狀態序列下生成測試。這種方法也是來自用戶視圖。

在擴展有限狀態機的構造函數來適應其需求之后，使用有限狀態機的Web應用程序的行為模型。它解決了設計方面的問題，而不是實施的問題。此外，沒有考慮與服務器的進行交互。

在本文中，客戶端和服務器端的行為都被考慮在內，使用有限狀態機分別在客戶端和服務器端建立Web應用模型。

5.結論

Web應用廣泛應用在我們的日常生活中，現有的Web應用建模和測試的研究幾乎都是建立在外部或用戶視圖的，不考慮服務器端的交互行為。本文中，我們利用有限狀態機建立客戶端和服務器端的Web應用模型。由于客戶端通過發送消息請求和響應來與服務器進行交互或通信，因此，采用同步產品來完成客戶端與服務器端的模型組成。最終，基于組合模型，測試生成。

基金項目：國家自然科學基金面向項目，項目編號：61572268，基于云計算和MapReduce的區域醫療大數據分析關鍵技術研究；山東省自然科學基金，項目編號：ZR2011FL010，基于模型的Web應用測試與驗證方法研究。