Web服務測試綜述

劉宇欣

摘要：近年來，Web服務測試得到了越來越多的關注。對Web服務及SOA（面向服務架構）進行簡單介紹，分別從基于WSDL的Web服務測試、語義Web服務測試和基于形式化方法的Web服務測試3個方面進行闡述，并重點研究形式化規約的四大類方法：基于模型、基于有限狀態、進程代數和代數規約在Web服務測試中的應用。

關鍵詞：Web服務測試；形式化方法；Web服務

中圖分類號：TP301

文獻標識碼：A

文章編號：16727800（2017）004020804

0引言

近年來，Web服務由于其自身的自治性、平臺獨立性以及服務技術的廣泛性，得到了迅速發展。然而Web服務并沒有獲得預期的廣泛市場應用，其主要原因是服務消費者和服務提供者之間存在著信任問題，尤其在服務動態選擇和使用時，服務提供者能否為服務消費者提供可靠的Web服務是一個關鍵問題。針對此類問題，測試是一種有力的解決途徑，是保證Web服務功能正確的重要技術。 與傳統軟件測試相比，SOA特性使得Web服務測試更加困難，從而給測試帶來了一些新的挑戰。除了服務開發者，其他用戶只能訪問服務接口，測試人員無法獲得服務代碼等實現細節，這使得測試人員只能根據服務提供者發布的服務描述文檔進行基于規約的測試。服務運行架構的獨立性使得測試人員缺乏對服務運行時的控制，組合服務執行中Web服務的動態性和自適應性也使得測試人員很難離線確定被激活的服務，這些動態特性均要求測試

人員實施在線測試；對服務進行的大規模使用和測試可能導致服務崩潰進而帶來額外的測試開銷。另外，構成軟件的Web服務會不斷更新變化，每次更新后的重新測試對于原本已經極具挑戰的測試來說更是雪上加霜。因此，對Web服務測試技術進行深入的系統性研究非常必要。

1Web服務和面向服務架構

Web服務是一種可以通過網絡來支持機器與機器間互操作的交互軟件系統。Web服務平臺所提供的功能是使用預定義的Web標準為不同的應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系統所需的靈活性，Web服務的集成模型是松耦合的。 目前主要有兩種類型的Web服務：一種是基于SOAP，另一種是基于REST。二者都是基于SOA，區別是它們使用的接口不同。基于SOAP的Web服務使用SOAP接口傳遞消息，并且使用WSDL來描述Web服務，而使用REST接口的Web服務則使用通用的HTTP方法（GET、DELETE、POST和PUT）來描述、發布和使用相關資源。 SOA是建立面向服務軟件的一種策略，其目的是為了提供可以被其它服務使用的服務。SOA思想的出現早于Web服務，而Web服務的出現和使用使得SOA得到了快速發展。Web服務的自主性、平臺獨立性以及動態發現和組合等特性為SOA提供了重要的技術支持。由于Web服務的使用，現有的系統可以在不知道任何關于其它計算機系統技術信息的情況下交換信息。面向服務架構如圖1所示。

在SOA中，有3個主要參與者：服務提供者、服務消費者和服務代理商。這3個參與者分別承擔了SOA的3種基本活動：發布、發現和綁定。服務提供者是服務的擁有者，負責解決服務中出現的問題及服務的維護，同時也是服務演化的唯一控制者。服務提供者通過在服務代理商處登記注冊來發布服務。通常將服務代理商視作服務的查詢機制，通過它可以實現服務的發布和搜索功能。服務代理商允許用戶查找符合用戶需要的服務，并提供如何獲得這些服務的信息。服務消費者也是最重要的參與者之一，參與了兩項主要活動：發現與綁定。在找到滿足其需求的服務之后，服務消費者通過使用從服務代理商處獲得的綁定信息來調用相關服務。綁定信息包括了服務的地址、怎樣調用服務，以及服務提供哪些功能等。

2Web服務測試

Web服務測試包括Web服務的基本功能測試、服務交互測試、服務質量測試等。Web服務測試發展的歷史分為3個階段[1]： 第一階段（2002-2003）：將Web服務看作由單元組成，測試也表現為單元測試。 第二階段（2003-2005）：提出SOA測試，同時探討SOA的特性。這一階段的測試包括發布、查找、Web服務綁定功能、異步Web服務消息傳遞功能和SOA的SOAP中介能力測試。另外，QoS的測試也在這一階段中出現。 第三階段（2004-至今）：Web服務動態運行時的能力測試。Web服務組合測試與Web服務版本測試均在這一階段出現。 由上述階段可以看出，自2002年開始，面向Web服務軟件測試的研究領域發展迅速，從單個服務的靜態功能測試發展到服務組合的動態運行能力測試。在這一過程中，許多研究者們對SOA特性進行了探討，從WSDL、BPEL、OWL-S的語法定義中以及有限狀態機、標簽轉換系統、語法圖與一階邏輯等形式化模型中研究測試用例生成技術[27]。這些技術解決了Web服務的特定問題，例如處理無效輸入以及調用序列中的錯誤、處理網絡連接中斷或依賴服務失效引起的錯誤等。

2.1基于WSDL的Web服務測試

由于服務提供者僅發布Web服務的描述信息而沒有源碼，消費者和代理商只可使用黑盒測試。基于規約的測試通過接口文檔來驗證待測系統，如用戶接口描述、設計任務書、需求列表、使用手冊等。通常，測試者獲得的關于Web服務的信息就是服務的規約，如WSDL、OWLS等。大多數Web服務發布都只包含了WSDL文檔，WSDL規約中包含了服務提供的操作和參數的抽象信息。目前已有大量的研究工作圍繞著基于WSDL的Web服務測試展開。如：Bai等[8]使用WSDL生成測試用例，然而該方法并不依賴于輸入消息參數的類型元素，并且沒有生成形式化模型；Li等[9]結合WSDL和用戶手冊提出了一個Web服務測試用例生成方法，介紹了一個支持這種方法的工具WSTDGen。這個工具允許用戶定制數據類型并為每一個數據類型選擇測試生成規則。Wu等[10]從WSDL文檔中生成基于錯誤的XML架構數據類型的測試數據。Ma等[11]提出基于WSDL的測試數據生成方法，為單操作Web服務產生測試數據，并為Web服務的WSDL規約中的輸入元素建模。通過模型對Web服務的輸入數據進行拆解，直到數據類型足夠簡單，最后由模型底層的簡單數據類型開始不斷向上層遞歸生成Web服務的測試數據。但是，該方法只能為單個操作產生測試數據，不可以為多操作生成測試數據。