關(guān)于黑盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法的探討

摘要：軟件測(cè)試能夠在很大程度上保證軟件的質(zhì)量，而測(cè)試用例是軟件測(cè)試過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于此本文對(duì)黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了黑盒測(cè)試用例的幾種設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：黑盒測(cè)試;測(cè)試用例;因果圖

引言：在軟件開(kāi)發(fā)和使用周期當(dāng)中，軟件測(cè)試是保證其質(zhì)量的關(guān)鍵手段。目前國(guó)家、企業(yè)和用戶對(duì)軟件質(zhì)量的要求越來(lái)越高，軟件測(cè)試的方法也受到了越來(lái)越多的重視，黑盒測(cè)試是一種有效的測(cè)試手段，能夠提高測(cè)試效率保證測(cè)試效果。

1.黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)原則

1.1真實(shí)性

真實(shí)性是黑盒測(cè)試用例最關(guān)鍵的原則，也是最基礎(chǔ)的原則，測(cè)試者是在測(cè)試用例的基礎(chǔ)上對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試的。如果軟件測(cè)試用例出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)軟件測(cè)試出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而對(duì)之后軟件開(kāi)發(fā)造成負(fù)面影響。

1.2可讀性

軟件測(cè)試的目的并不只是為了讓測(cè)試者理解，更重要的是要讓其他人了解，讓軟件開(kāi)發(fā)者了解，因此就要保證在軟件測(cè)試結(jié)果當(dāng)中要具有一定的可讀性，不會(huì)出現(xiàn)表述不清的問(wèn)題，給軟件測(cè)試的接受者造成閱讀困難。

1.4可執(zhí)行性

可執(zhí)行性是指用戶在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，能夠按照測(cè)試用例的步驟描述進(jìn)行測(cè)試，因此在測(cè)試用例時(shí)應(yīng)當(dāng)將所有的測(cè)試步驟和方法描述清楚，在描述過(guò)程時(shí)要保證思路清晰，語(yǔ)言明確。不管是軟件開(kāi)發(fā)者還是軟件用戶，都能夠?qū)浖z測(cè)過(guò)程產(chǎn)生清晰認(rèn)知，在進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)當(dāng)保證結(jié)構(gòu)和思路的合理性。

1.5一致性

一致性要求測(cè)試者在測(cè)試過(guò)程中減少主觀因素的影響，增加操作時(shí)的穩(wěn)定性和確定性，避免因?yàn)闇y(cè)試者個(gè)人因素的變化導(dǎo)致最終測(cè)試結(jié)果發(fā)生改變。因此，測(cè)試用例在測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證操作過(guò)程與最終的結(jié)果是一致的。

2.黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)方法

2.1等價(jià)類劃分

在黑盒測(cè)試方法當(dāng)中，等價(jià)類劃分法是一種非常典型的黑盒測(cè)試方法，這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)就在于測(cè)試用例時(shí)不必考慮軟件的結(jié)構(gòu)，只需要根據(jù)規(guī)格書(shū)的需求進(jìn)行。這種方法就相當(dāng)于將程序當(dāng)中的輸入域劃分成幾個(gè)不同的部分，在這些部分里面選擇比較具有代表性的幾個(gè)數(shù)據(jù)作為主要的測(cè)試用例。這之中的每一類代表性數(shù)據(jù)都應(yīng)當(dāng)承擔(dān)著等價(jià)的作用，也就是說(shuō)應(yīng)當(dāng)與同一類當(dāng)中其他值的作用完全等價(jià)。假設(shè)，在某一類的代表性數(shù)據(jù)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么在同一類里面的其他數(shù)據(jù)也一定會(huì)查出同樣的錯(cuò)誤;反之如果在典型數(shù)據(jù)中沒(méi)有查出錯(cuò)誤，那么在其他數(shù)據(jù)當(dāng)中也不會(huì)查出錯(cuò)誤。在利用等價(jià)類劃分方法測(cè)試用例時(shí)，需要根據(jù)規(guī)格的具體說(shuō)明來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，在劃分等價(jià)類之后列出相應(yīng)的等價(jià)類表。為了能夠保證軟件測(cè)試的效果，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行更加徹底地測(cè)試。考慮到測(cè)試過(guò)程需要用到打開(kāi)量的信息，這對(duì)信息技術(shù)人員要求很高，且存在較大的工作量，很容易造成工作失誤，這種軟件測(cè)試可能無(wú)法提高軟件質(zhì)量。因此利用等價(jià)類劃分的方法測(cè)試用例，可以幫助程序員減少工作量，用相對(duì)較少的具有代表性的數(shù)據(jù)對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試來(lái)取得最佳的效果，能夠在很大程度上減少程序員的出錯(cuò)率。等價(jià)類劃分方法同樣也分為有效和無(wú)效等價(jià)類兩種情況，有效等價(jià)類指的是合理、科學(xué)地選擇數(shù)據(jù)集合，將有意義的數(shù)據(jù)集合在一起，符合程序設(shè)置規(guī)格。而無(wú)效等價(jià)類，相當(dāng)于是利用了一些并不合理的也沒(méi)有意義的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行測(cè)試，因此也不符合程序的設(shè)置規(guī)格，導(dǎo)致最后沒(méi)有產(chǎn)生任何測(cè)試效果[1]。因此，在利用等價(jià)類劃分方法測(cè)試用例時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮這兩種情況，軟件的基礎(chǔ)功能就是要能夠接受合理的、科學(xué)的數(shù)據(jù)，同時(shí)也要能夠經(jīng)受得住意外的考驗(yàn)。例如，有一張3.5寸的軟盤(pán)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存是1.44MB而實(shí)際內(nèi)存是1.38MB，因此在利用等價(jià)類劃分方法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以設(shè)置三個(gè)等價(jià)類，其輸入域分別為：<0，但這種情況幾乎不予考慮;0≤容量≤1.38以及1.38≤容量三個(gè)不同的等價(jià)類。在這之中只有0≤容量≤1.38是有效類，其他兩類均為無(wú)效類。

2.2邊界值分析

邊界值分析方法是一種能夠補(bǔ)充等價(jià)劃分方法的一種測(cè)試技術(shù)，與等價(jià)類不同的是，它不通過(guò)選擇等價(jià)類當(dāng)中的任意元素進(jìn)行測(cè)試，而是選擇被等價(jià)類排除的邊界成分作為測(cè)試用例。通過(guò)大量的測(cè)試實(shí)踐表明，利用邊界值分析法測(cè)試用例，能夠查出更多等價(jià)劃分法無(wú)法測(cè)試的錯(cuò)誤，獲得更好的測(cè)試效果。因?yàn)樵谲浖?dāng)中有很多數(shù)據(jù)錯(cuò)誤發(fā)生在集合范圍之外，這些數(shù)據(jù)處于輸入域或者是輸出域的邊界。所謂邊界值分析法就是設(shè)計(jì)測(cè)試的用例在輸入或是輸出的邊界提取數(shù)據(jù)，例如輸入和輸出域邊界的最大值或者是最小值，兩個(gè)區(qū)域第一個(gè)數(shù)據(jù)或者是最后一個(gè)數(shù)據(jù)，還包括剛剛超過(guò)邊界范圍的值，這種測(cè)試方法是對(duì)前者等價(jià)類劃分法的一種補(bǔ)充。很多軟件開(kāi)發(fā)者容易在信息域的邊界信息上出錯(cuò)，比如說(shuō)常會(huì)把小于等于0直接寫(xiě)作小于0，因此在集合邊界部分的數(shù)據(jù)也應(yīng)當(dāng)被嚴(yán)格檢查，這些地方會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。同時(shí)，針對(duì)邊界附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)能夠測(cè)試出更多錯(cuò)誤也能夠大大提高測(cè)試效率。等價(jià)類劃分方法是主要針對(duì)數(shù)據(jù)域內(nèi)部的某一個(gè)數(shù)據(jù)或者是一個(gè)比較具有代表作用的典型值作為主要的測(cè)試數(shù)據(jù)，而邊界值分析法不僅要考慮輸入的數(shù)據(jù)還要對(duì)輸出數(shù)據(jù)的情況進(jìn)行考慮，并將這些數(shù)據(jù)劃分為有效等價(jià)類和無(wú)效等價(jià)類，在這些等價(jià)類的邊界區(qū)域選取至少三個(gè)代表性數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)，這三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是正好處于邊界值上，稍大于邊界值或者是稍小于邊界值。如果希望得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確，則可以向外多擴(kuò)展一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)入測(cè)試當(dāng)中。

2.3因果圖分析

在軟件實(shí)際投入運(yùn)用時(shí)，問(wèn)題的結(jié)果經(jīng)常會(huì)受多種復(fù)雜條件的取值影響，例如高校借書(shū)軟件的處理結(jié)果，會(huì)受借閱者的身份、借閱證有效日期、借閱圖書(shū)數(shù)量、借閱圖書(shū)是否有空余、所借閱的書(shū)籍類型等多個(gè)因素相關(guān)[2]。又比如游客使用軟件訂購(gòu)旅行社的套餐時(shí)所享受的折扣與游客的身份（學(xué)生、兒童等）、游客的軟件使用等級(jí)、游客預(yù)定的線路以及所選擇的出行日期等因素有關(guān)，因此在處理結(jié)果時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮多種復(fù)雜因素的影響。因果圖分析就是根據(jù)程序規(guī)格中說(shuō)明的要求做相關(guān)描述，將輸入條件作為“原因”，程序狀態(tài)發(fā)生的變化或是輸出作為“結(jié)果”，根據(jù)相關(guān)程序的歸納、說(shuō)明和定義繪制因果網(wǎng)絡(luò)圖，之后將網(wǎng)絡(luò)圖轉(zhuǎn)換為判定表，并在判定表當(dāng)中的每一列設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例，這種判定表又被稱為是決策表，主要作用是輔助測(cè)試或者是在設(shè)計(jì)階段對(duì)算法進(jìn)行描述。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就在于能將結(jié)果相關(guān)的多個(gè)不同因素以及可能因素進(jìn)行列舉，相對(duì)于其他方法來(lái)說(shuō)操作比較簡(jiǎn)單，同時(shí)也可以盡量避免出現(xiàn)遺漏。在設(shè)計(jì)階段描述程序進(jìn)行算法處理時(shí)，常常會(huì)將判定表根據(jù)區(qū)域劃分成四個(gè)部分：左上角與問(wèn)題相關(guān)的所有條件、右上角相關(guān)條件當(dāng)中取值組成的矩陣、左下角可能會(huì)出現(xiàn)的行動(dòng)、右下角各種不同的取值在組合下可能會(huì)采取的行動(dòng)。如果是測(cè)試階段用的判定表應(yīng)當(dāng)比設(shè)計(jì)階段的判定表多一行“測(cè)試用例”的標(biāo)注，在對(duì)每一列條例取值時(shí)組合設(shè)計(jì)一個(gè)典型值進(jìn)入測(cè)試中去。

2.4試錯(cuò)法

試錯(cuò)法基本上是根據(jù)測(cè)試員的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，由測(cè)試員列舉出在程序當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以及容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置，并對(duì)這些位置進(jìn)行有針對(duì)性測(cè)試，也就是對(duì)程序當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行試錯(cuò)。例如成績(jī)錄入模板的測(cè)試用例，在成績(jī)錄入過(guò)程中，需要處理的數(shù)據(jù)量十分龐大，不僅是要對(duì)部分課程成績(jī)進(jìn)行錄入還需要平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)相加，最后輸入最終成績(jī)。如果對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查的工作量十分龐大，還會(huì)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在成績(jī)錄入時(shí)，可能會(huì)在等級(jí)邊緣部分出錯(cuò)。因?yàn)槌煽?jī)輸入過(guò)程中會(huì)受有效數(shù)據(jù)范圍的限制，所以基本不會(huì)出太大的錯(cuò)誤，而總評(píng)的等級(jí)是由其他各個(gè)部門(mén)的成績(jī)相加換算得來(lái)的，并沒(méi)有確定的結(jié)果。因此可以在測(cè)試時(shí)將等級(jí)邊緣部分的成績(jī)作為測(cè)試用例，設(shè)置的平時(shí)成績(jī)、實(shí)踐成績(jī)、期中考核、期末成績(jī)以百分制的形式錄入，在總評(píng)成績(jī)處則顯示為等級(jí)制。前四部分成績(jī)按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行合理分布，如果測(cè)試結(jié)果中表明了成績(jī)輸入是正常的，但是總評(píng)的結(jié)果卻在等級(jí)邊界部分且總評(píng)依舊顯示百分制結(jié)果，并非等級(jí)制，則可以判斷程序當(dāng)中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤。

2.5正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要大量的試驗(yàn)點(diǎn)，并能夠從這些試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)中挑選出真正有用的、有代表性的點(diǎn)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要科學(xué)安排試驗(yàn)內(nèi)容，將所有因素和水平在試驗(yàn)當(dāng)中均勻分配并進(jìn)行合理搭配，保證試驗(yàn)變化存在一定規(guī)律。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法測(cè)試用例，首先要利用軟件相關(guān)說(shuō)明找出可能會(huì)影響工作和操作的因素和對(duì)象，其次利用正交表格對(duì)發(fā)現(xiàn)的各個(gè)因子的狀態(tài)進(jìn)行組合，創(chuàng)建一個(gè)有效的測(cè)試輸入數(shù)據(jù)表格，根據(jù)數(shù)據(jù)的分布建立因果圖，再圍繞因果圖的各個(gè)節(jié)點(diǎn)延伸出正交表，在這種測(cè)試方式中得出的數(shù)據(jù)表，測(cè)試用例的數(shù)量能夠大大降低[3]。

總結(jié)：黑盒測(cè)試方法是一種效果十分顯著的軟件測(cè)試方法，目前已經(jīng)出現(xiàn)了很多黑盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)方法，這幾種方法各有優(yōu)劣。因此在軟件測(cè)試的過(guò)程中不能只使用同一種方法進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)當(dāng)結(jié)合多種方法的優(yōu)點(diǎn)才能夠真正發(fā)揮軟件測(cè)試的效果。

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作者簡(jiǎn)介：

尹金（1986.04），女，漢族，安徽省人，碩士研究生，講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能技術(shù)應(yīng)用，工作單位：安徽工商職業(yè)學(xué)院信息工程學(xué)院。