Web服務(wù)測(cè)試綜述

劉宇欣

摘要：近年來(lái)，Web服務(wù)測(cè)試得到了越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)Web服務(wù)及SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，分別從基于WSDL的Web服務(wù)測(cè)試、語(yǔ)義Web服務(wù)測(cè)試和基于形式化方法的Web服務(wù)測(cè)試3個(gè)方面進(jìn)行闡述，并重點(diǎn)研究形式化規(guī)約的四大類方法：基于模型、基于有限狀態(tài)、進(jìn)程代數(shù)和代數(shù)規(guī)約在Web服務(wù)測(cè)試中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Web服務(wù)測(cè)試；形式化方法；Web服務(wù)

中圖分類號(hào)：TP301

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16727800（2017）004020804

0引言

近年來(lái)，Web服務(wù)由于其自身的自治性、平臺(tái)獨(dú)立性以及服務(wù)技術(shù)的廣泛性，得到了迅速發(fā)展。然而Web服務(wù)并沒(méi)有獲得預(yù)期的廣泛市場(chǎng)應(yīng)用，其主要原因是服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)提供者之間存在著信任問(wèn)題，尤其在服務(wù)動(dòng)態(tài)選擇和使用時(shí)，服務(wù)提供者能否為服務(wù)消費(fèi)者提供可靠的Web服務(wù)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，測(cè)試是一種有力的解決途徑，是保證Web服務(wù)功能正確的重要技術(shù)。 與傳統(tǒng)軟件測(cè)試相比，SOA特性使得Web服務(wù)測(cè)試更加困難，從而給測(cè)試帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)。除了服務(wù)開(kāi)發(fā)者，其他用戶只能訪問(wèn)服務(wù)接口，測(cè)試人員無(wú)法獲得服務(wù)代碼等實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這使得測(cè)試人員只能根據(jù)服務(wù)提供者發(fā)布的服務(wù)描述文檔進(jìn)行基于規(guī)約的測(cè)試。服務(wù)運(yùn)行架構(gòu)的獨(dú)立性使得測(cè)試人員缺乏對(duì)服務(wù)運(yùn)行時(shí)的控制，組合服務(wù)執(zhí)行中Web服務(wù)的動(dòng)態(tài)性和自適應(yīng)性也使得測(cè)試人員很難離線確定被激活的服務(wù)，這些動(dòng)態(tài)特性均要求測(cè)試

人員實(shí)施在線測(cè)試；對(duì)服務(wù)進(jìn)行的大規(guī)模使用和測(cè)試可能導(dǎo)致服務(wù)崩潰進(jìn)而帶來(lái)額外的測(cè)試開(kāi)銷。另外，構(gòu)成軟件的Web服務(wù)會(huì)不斷更新變化，每次更新后的重新測(cè)試對(duì)于原本已經(jīng)極具挑戰(zhàn)的測(cè)試來(lái)說(shuō)更是雪上加霜。因此，對(duì)Web服務(wù)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行深入的系統(tǒng)性研究非常必要。

1Web服務(wù)和面向服務(wù)架構(gòu)

Web服務(wù)是一種可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)支持機(jī)器與機(jī)器間互操作的交互軟件系統(tǒng)。Web服務(wù)平臺(tái)所提供的功能是使用預(yù)定義的Web標(biāo)準(zhǔn)為不同的應(yīng)用程序提供其所需的交互。為了確保集成后的模型能夠滿足異構(gòu)系統(tǒng)所需的靈活性，Web服務(wù)的集成模型是松耦合的。 目前主要有兩種類型的Web服務(wù)：一種是基于SOAP，另一種是基于REST。二者都是基于SOA，區(qū)別是它們使用的接口不同。基于SOAP的Web服務(wù)使用SOAP接口傳遞消息，并且使用WSDL來(lái)描述Web服務(wù)，而使用REST接口的Web服務(wù)則使用通用的HTTP方法（GET、DELETE、POST和PUT）來(lái)描述、發(fā)布和使用相關(guān)資源。 SOA是建立面向服務(wù)軟件的一種策略，其目的是為了提供可以被其它服務(wù)使用的服務(wù)。SOA思想的出現(xiàn)早于Web服務(wù)，而Web服務(wù)的出現(xiàn)和使用使得SOA得到了快速發(fā)展。Web服務(wù)的自主性、平臺(tái)獨(dú)立性以及動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)和組合等特性為SOA提供了重要的技術(shù)支持。由于Web服務(wù)的使用，現(xiàn)有的系統(tǒng)可以在不知道任何關(guān)于其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)信息的情況下交換信息。面向服務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

在SOA中，有3個(gè)主要參與者：服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)代理商。這3個(gè)參與者分別承擔(dān)了SOA的3種基本活動(dòng)：發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和綁定。服務(wù)提供者是服務(wù)的擁有者，負(fù)責(zé)解決服務(wù)中出現(xiàn)的問(wèn)題及服務(wù)的維護(hù)，同時(shí)也是服務(wù)演化的唯一控制者。服務(wù)提供者通過(guò)在服務(wù)代理商處登記注冊(cè)來(lái)發(fā)布服務(wù)。通常將服務(wù)代理商視作服務(wù)的查詢機(jī)制，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)的發(fā)布和搜索功能。服務(wù)代理商允許用戶查找符合用戶需要的服務(wù)，并提供如何獲得這些服務(wù)的信息。服務(wù)消費(fèi)者也是最重要的參與者之一，參與了兩項(xiàng)主要活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)與綁定。在找到滿足其需求的服務(wù)之后，服務(wù)消費(fèi)者通過(guò)使用從服務(wù)代理商處獲得的綁定信息來(lái)調(diào)用相關(guān)服務(wù)。綁定信息包括了服務(wù)的地址、怎樣調(diào)用服務(wù)，以及服務(wù)提供哪些功能等。

2Web服務(wù)測(cè)試

Web服務(wù)測(cè)試包括Web服務(wù)的基本功能測(cè)試、服務(wù)交互測(cè)試、服務(wù)質(zhì)量測(cè)試等。Web服務(wù)測(cè)試發(fā)展的歷史分為3個(gè)階段[1]： 第一階段（2002-2003）：將Web服務(wù)看作由單元組成，測(cè)試也表現(xiàn)為單元測(cè)試。 第二階段（2003-2005）：提出SOA測(cè)試，同時(shí)探討SOA的特性。這一階段的測(cè)試包括發(fā)布、查找、Web服務(wù)綁定功能、異步Web服務(wù)消息傳遞功能和SOA的SOAP中介能力測(cè)試。另外，QoS的測(cè)試也在這一階段中出現(xiàn)。 第三階段（2004-至今）：Web服務(wù)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的能力測(cè)試。Web服務(wù)組合測(cè)試與Web服務(wù)版本測(cè)試均在這一階段出現(xiàn)。 由上述階段可以看出，自2002年開(kāi)始，面向Web服務(wù)軟件測(cè)試的研究領(lǐng)域發(fā)展迅速，從單個(gè)服務(wù)的靜態(tài)功能測(cè)試發(fā)展到服務(wù)組合的動(dòng)態(tài)運(yùn)行能力測(cè)試。在這一過(guò)程中，許多研究者們對(duì)SOA特性進(jìn)行了探討，從WSDL、BPEL、OWL-S的語(yǔ)法定義中以及有限狀態(tài)機(jī)、標(biāo)簽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、語(yǔ)法圖與一階邏輯等形式化模型中研究測(cè)試用例生成技術(shù)[27]。這些技術(shù)解決了Web服務(wù)的特定問(wèn)題，例如處理無(wú)效輸入以及調(diào)用序列中的錯(cuò)誤、處理網(wǎng)絡(luò)連接中斷或依賴服務(wù)失效引起的錯(cuò)誤等。

2.1基于WSDL的Web服務(wù)測(cè)試

由于服務(wù)提供者僅發(fā)布Web服務(wù)的描述信息而沒(méi)有源碼，消費(fèi)者和代理商只可使用黑盒測(cè)試。基于規(guī)約的測(cè)試通過(guò)接口文檔來(lái)驗(yàn)證待測(cè)系統(tǒng)，如用戶接口描述、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、需求列表、使用手冊(cè)等。通常，測(cè)試者獲得的關(guān)于Web服務(wù)的信息就是服務(wù)的規(guī)約，如WSDL、OWLS等。大多數(shù)Web服務(wù)發(fā)布都只包含了WSDL文檔，WSDL規(guī)約中包含了服務(wù)提供的操作和參數(shù)的抽象信息。目前已有大量的研究工作圍繞著基于WSDL的Web服務(wù)測(cè)試展開(kāi)。如：Bai等[8]使用WSDL生成測(cè)試用例，然而該方法并不依賴于輸入消息參數(shù)的類型元素，并且沒(méi)有生成形式化模型；Li等[9]結(jié)合WSDL和用戶手冊(cè)提出了一個(gè)Web服務(wù)測(cè)試用例生成方法，介紹了一個(gè)支持這種方法的工具WSTDGen。這個(gè)工具允許用戶定制數(shù)據(jù)類型并為每一個(gè)數(shù)據(jù)類型選擇測(cè)試生成規(guī)則。Wu等[10]從WSDL文檔中生成基于錯(cuò)誤的XML架構(gòu)數(shù)據(jù)類型的測(cè)試數(shù)據(jù)。Ma等[11]提出基于WSDL的測(cè)試數(shù)據(jù)生成方法，為單操作Web服務(wù)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，并為Web服務(wù)的WSDL規(guī)約中的輸入元素建模。通過(guò)模型對(duì)Web服務(wù)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行拆解，直到數(shù)據(jù)類型足夠簡(jiǎn)單，最后由模型底層的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型開(kāi)始不斷向上層遞歸生成Web服務(wù)的測(cè)試數(shù)據(jù)。但是，該方法只能為單個(gè)操作產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，不可以為多操作生成測(cè)試數(shù)據(jù)。