一種用于Web UI自動化測試腳本修復(fù)的網(wǎng)頁元素重定位方法

陳俊生,彭莉芬

(安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 蚌埠 233030)

0 引言

為了保證更好的用戶體驗(yàn)和反數(shù)據(jù)爬取的需求,Web UI頁面更新迭代速度非常快,其直接后果就是導(dǎo)致原有的測試腳本失效[1]。此時重新生成測試腳本代價昂貴,因此修復(fù)舊的測試腳本集是最佳選擇[2-3]。Web UI頁面更新迭代帶來的測試腳本失效問題,其實(shí)質(zhì)還是由于網(wǎng)頁元素結(jié)構(gòu)改變所造成的網(wǎng)頁元素定位失效問題。網(wǎng)頁元素定位方法分為基于DOM樹、基于模板匹配和基于機(jī)器視角三大類[4-6]。目前被廣泛應(yīng)用于自動化測試的方法主要是基于DOM樹的網(wǎng)頁元素定位方法,通過對DOM樹的元素進(jìn)行識別和定位來完成測試腳本的生成和修復(fù)工作。

Selenium是一個基于DOM樹的Web應(yīng)用程序自動化測試工具[7],測試直接運(yùn)行在瀏覽器中可以最大限度模擬用戶的實(shí)際操作,支持XPath、CSS選擇器和元素屬性等多種網(wǎng)頁元素定位方法。Selenium IDE是其中一個工具,該工具除了可以編輯和調(diào)試測試以外,還可以錄制和回放測試。在Web UI自動化測試腳本修復(fù)方面,多種基于Selenium IDE錄制、回放功能和新舊版本W(wǎng)eb UI頁面DOM樹的網(wǎng)頁元素重定位方法被提出[5,8-9],取得了不錯的效果,但也存在不足。例如現(xiàn)有方法普遍是對新舊版本W(wǎng)eb UI頁面DOM樹本體進(jìn)行操作,運(yùn)算量大,耗時較長,并且存在一定的誤定位。為了應(yīng)對上述問題,本文利用新舊版本W(wǎng)eb UI頁面DOM樹的差異對現(xiàn)有方法進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種基于優(yōu)化差異DOM樹的網(wǎng)頁元素重定位方法,目的在于優(yōu)化現(xiàn)有的算法規(guī)則,以減少網(wǎng)頁元素重定位的運(yùn)算量,降低誤定位率。

1 基于優(yōu)化差異DOM樹的網(wǎng)頁元素重定位方法模型構(gòu)建

本文提出基于優(yōu)化差異DOM樹的網(wǎng)頁元素重定位方法模型,如圖1所示。

圖1 基于優(yōu)化差異DOM樹的網(wǎng)頁元素重定位方法模型

其核心思想就是利用新舊版本W(wǎng)eb UI頁面 DOM樹的差異和舊版測試腳本在新版本頁面上回放所生成錯誤測試報告中的失效XPath路徑,最大限度地縮小網(wǎng)頁元素重定位范圍,通過一系列算法的提出,最終實(shí)現(xiàn)失效腳本對應(yīng)網(wǎng)頁元素快速、準(zhǔn)確重定位。具體來說,在Web UI迭代開發(fā)的過程中,首先利用Selenium IDE錄制舊版Web UI頁面的測試腳本,當(dāng)Web UI發(fā)生更新時,先獲取舊版測試腳本在新版頁面上回放的錯誤測試報告,并提取報告中失效的XPath路徑信息;然后通過新舊版本W(wǎng)eb UI頁面的DOM樹進(jìn)行差異比較,構(gòu)造差異DOM樹,并利用失效腳本中的XPath路徑信息對差異DOM樹進(jìn)行減枝優(yōu)化;最后通過優(yōu)化以后的差異DOM樹并結(jié)合網(wǎng)頁元素XPath路徑生成算法,提取出可用于失效腳本對應(yīng)網(wǎng)頁元素重定位的有效XPath路徑,進(jìn)而幫助測試人員快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行測試腳本修復(fù)。

模型構(gòu)建過程主要分為新舊版本W(wǎng)eb UI頁面 DOM樹的序列化表示、構(gòu)造差異DOM樹、差異DOM樹的優(yōu)化及網(wǎng)頁元素的重定位四個部分。

1.1 新舊版本W(wǎng)eb UI頁面DOM樹的序列化表示

DOM樹可以看作根據(jù)HTML和XML文檔所形成的一棵對象節(jié)點(diǎn)樹[10]。一個Web UI頁面可以用一棵完整的DOM樹來表示。在一棵DOM樹中,各節(jié)點(diǎn)的位置可表示為從DOM樹的根節(jié)點(diǎn)到此節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的所有節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽組成的序列[11],則一個葉子節(jié)點(diǎn)完整的樹路徑如式(1)所示。

L=(c,s1,s2,…,sn,w1,w2,…,wm),

(1)

其中,c表示DOM樹中該葉子節(jié)點(diǎn)路徑出現(xiàn)的總次數(shù);(s1,s2,…,sn)表示該葉子節(jié)點(diǎn)路徑所有標(biāo)簽(含屬性)所組成的序列,(w1,w2,…,wm)表示該葉子節(jié)點(diǎn)路徑出現(xiàn)的位置。

由式(1)可知,當(dāng)某一Web UI頁面發(fā)生更新時,新舊版本W(wǎng)eb UI頁面所對應(yīng)的DOM樹可以分別表示成由上述一系列樹路徑標(biāo)簽序列所組成的集合,記為T0和T1。

T0={L01,L02,…,L0i},

(2)

T1={L11,L12,…,L1i}.

(3)

1.2 構(gòu)造差異DOM樹

因?yàn)椴町怐OM樹是通過比較新舊版本W(wǎng)eb UI頁面DOM樹的差異而生成的對象節(jié)點(diǎn)樹,所以差異DOM樹對應(yīng)的樹路徑必然位于T0和T1的對稱差集中,記為Td。

Td={x|x∈T0∪T1,x?T0∩T1}.

(4)

接下來就是利用Td來構(gòu)造新舊版本W(wǎng)eb UI頁面的差異DOM樹。由于本文方法是針對同一Web UI頁面框架及內(nèi)容更新所引起的自動化測試腳本失效問題,通過大量的實(shí)例研究,同一Web UI頁面的更新大體可以分為以下六種類型:①頁面控件外觀改變;②頁面控件位置改變;③頁面控件內(nèi)容改變;④頁面控件標(biāo)簽層級變動;⑤增加頁面控件;⑥刪除頁面控件。以上各種更新無論是通過CSS來控制頁面的改變,還是對節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽和屬性直接修改,又或者是通過嵌入HTML的JavaScript方式來修改,正常的開發(fā)者由于其開發(fā)習(xí)慣或?yàn)榱吮ＷC后續(xù)的可維護(hù)性,對頁面進(jìn)行改版時都會遵循相似的原則,從DOM樹的角度來看,改版前后發(fā)生改變的頁面元素所對應(yīng)的樹路徑中,包含相同id屬性串或者class屬性串(如果沒有id屬性)的節(jié)點(diǎn)必然具有公共的雙親節(jié)點(diǎn)。這里需要注意的是,當(dāng)Web UI頁面發(fā)生類型⑤和⑥的更新,即增加和刪除頁面控件時,相關(guān)節(jié)點(diǎn)是沒有公共雙親節(jié)點(diǎn)的,其自身的雙親節(jié)點(diǎn)即為公共雙親節(jié)點(diǎn)。

為了提高后續(xù)網(wǎng)頁元素重定位的效率,在差異DOM樹構(gòu)造過程中,具有公共雙親節(jié)點(diǎn)的樹路徑需要被掛到相同節(jié)點(diǎn)下。則構(gòu)造差異DOM樹的核心問題即轉(zhuǎn)化為如何從差異DOM樹路徑集合Td中找出所有含相同id屬性串或者class屬性串節(jié)點(diǎn)的公共雙親節(jié)點(diǎn),獲取公共雙親節(jié)點(diǎn)的具體處理過程見算法1。

算法1 獲取公共雙親節(jié)點(diǎn)算法

Input:差異DOM樹路徑序列Tdlist

Output:Tdlist中所有含有相同id|class屬性串節(jié)點(diǎn)的公共雙親節(jié)點(diǎn)序列PNode

PNode? ? //初始化結(jié)果集合

for i in range(Tdlist.length) do

Ssequence? ?

Ssequence ← Tdlist[i].S //獲取標(biāo)簽(含屬性)的序列

for tag in Ssequence do

node ← find(tag, id|class) //獲取包含id|class屬性串的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)

if node.parents ? PNode then

PNode ← node.parents //保存

end if

end for

end for

return PNode //輸出結(jié)果

結(jié)合算法1的結(jié)果PNode和Td即可完成差異DOM樹的構(gòu)造,例如④和⑤兩種類型更新對應(yīng)的差異DOM樹,如圖2所示。

圖2 局部差異DOM樹構(gòu)造

圖2中Root表示差異DOM樹根節(jié)點(diǎn),PNode1和PNode2表示公共雙親節(jié)點(diǎn),contain id1和contain id2表示含有id1和id2屬性的節(jié)點(diǎn),Leaf Node1和Leaf Node2表示葉子節(jié)點(diǎn),從Root開始,左子樹對應(yīng)的是類型⑤的更新,右子樹對應(yīng)的是類型④的更新。

此時的差異DOM樹路徑集合記為Td0,Td0和Td的結(jié)構(gòu)類似,但在(w1,w2,…,wm)即葉子節(jié)點(diǎn)路徑出現(xiàn)的位置上有顯著差異。

1.3 差異DOM樹的優(yōu)化

由差異DOM樹的構(gòu)造過程可知,其中包含了所有更新類型對應(yīng)網(wǎng)頁元素正確及失效的子樹分支,為了進(jìn)一步提高后續(xù)網(wǎng)頁元素重定位的精度和效率,需要對差異DOM樹進(jìn)行必要的優(yōu)化。本文提出了一種利用Selenium IDE錄制和回放功能的差異DOM樹剪枝優(yōu)化算法,將失效的XPath路徑對應(yīng)的子樹分枝從差異DOM樹中移除,以進(jìn)一步縮小后續(xù)網(wǎng)頁元素重定位的范圍。為了描述和處理的方便,錯誤測試報告中失效的XPath路徑信息也要先將其表示成Td0類似的結(jié)構(gòu),記為Te。

Te={Le1,Le2,…,Lex}.

(5)

差異DOM樹剪枝優(yōu)化算法的具體處理過程見算法2。

算法2 差異DOM樹剪枝優(yōu)化算法

Input:此時差異DOM樹路徑序列Td0list,錯誤樹路徑序列Telist

Output:Td0list中可以用于腳本修復(fù)的正確樹路徑序列Ttlist

Ttlist ? ? //初始化結(jié)果集合

for i in range(Td0list.length) do

wseq ? ?

wseq←Td0list[i].S //獲取輸入集中的標(biāo)簽序列

for path in Telist do //遍歷

if path.s ∈ wseq then // 存在相同標(biāo)簽序列

Ttlist ←removepath(Td0list,path) //剪枝

end if

end for

end for

return Ttlist //輸出結(jié)果

1.4 網(wǎng)頁元素的重定位

失效測試腳本對應(yīng)網(wǎng)頁元素的重定位問題,其實(shí)質(zhì)就是從經(jīng)過優(yōu)化的差異DOM樹(記為Tt)中生成可以用于測試腳本修復(fù)的正確XPath路徑,然后替換或刪除掉失效腳本中的錯誤XPath路徑,即可完成測試腳本的修復(fù)。由1.2節(jié)的分析可知,Web UI的更新可以分為頁面控件外觀改變、頁面控件位置改變、頁面控件內(nèi)容改變、頁面控件標(biāo)簽層級變動、頁面控件增加和頁面控件刪除六種類型。前五種類型的更新所對應(yīng)測試腳本修復(fù)問題是相同的,只需提取正確的XPath路徑并替換失效腳本中的錯誤路徑即可,第六種類型的更新則需要提取其對應(yīng)的XPath路徑并從失效的腳本中剔除。

本文采用DFS與優(yōu)化差異DOM樹相結(jié)合的網(wǎng)頁元素XPath路徑生成算法。采用深度優(yōu)先搜索遍歷優(yōu)化差異DOM樹各子樹中的所有子節(jié)點(diǎn),通過記錄標(biāo)簽名和位置值生成所需的Xpath路徑,并結(jié)合舊版DOM樹的樹路徑序列來判定生成的Xpath路徑在Web UI測試腳本修復(fù)過程中的處理方式(替換或刪除)。網(wǎng)頁元素XPath路徑生成算法的具體處理過程見算法3。

算法3 網(wǎng)頁元素Xpath路徑生成算法

Input:優(yōu)化的差異DOM樹路徑序列Ttlist,舊版Web UI DOM樹路徑序列T0list

Output:Ttlist中可以用于腳本修復(fù)的Xpath路徑序列Xlist1和Xlist2

function DFS_XPATH(tseq) //遍歷標(biāo)簽序列中所有的標(biāo)簽節(jié)點(diǎn),生成XPath路徑

tag_xpath ? ‘//’

position ? 0

for node ∈ tseq do

Tag_name ← node. Tag_name

tag_xpath ← tag_xpath + Tag_name + ‘[’ + position + ‘]’

position ← position + 1

end for

return tag_xpath

end function

Xlist1,Xlist2 ? ? //初始化結(jié)果集合

for i ∈range(Ttlist.length) do

Tseq? ?

Tseq ←Ttlist[i].S //獲取各子樹分枝的標(biāo)簽序列

if Tseq ? T0list.S then

Xlist1 ← call DFS_XPATH(Tseq) //需要刪除的XPath路徑

else

Xlist2 ← call DFS_XPATH(Tseq) //需要替換的XPath路徑

end if

end for

return Xlist1,Xlist2 //輸出結(jié)果

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

現(xiàn)有可用于Web UI自動化測試腳本修復(fù)的網(wǎng)頁元素重定位方法大都是基于新舊Web UI頁面DOM樹本體的操作,幾乎沒有利用新舊Web UI頁面DOM樹的差異比較,即構(gòu)造差異DOM樹來進(jìn)行網(wǎng)頁元素重定位。因此實(shí)驗(yàn)對比的是現(xiàn)有的沒有構(gòu)造差異DOM樹的方法和本文構(gòu)造差異DOM樹的方法在網(wǎng)頁元素重定位精度和效率上的差異。為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述和分析的方便,現(xiàn)有的方法記為Original DOM,本文提出的方法記為Improved DOM。

選取安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院校情智能分析平臺教師用戶界面的v1和v2兩個迭代開發(fā)版本,通過在v2版本中有針對性地設(shè)置四種不同規(guī)模的更新測試樣本(涉及更新的網(wǎng)頁元素分別為120、240、360和480 個)來驗(yàn)證本文Improved DOM方法的應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)機(jī)器配置為Intel i7-9700K(3.6 G/12 M/8核)、16 G DDR4和256 G SSD固態(tài)硬盤,實(shí)驗(yàn)平臺為Win10+Python3.10。

為了驗(yàn)證本文Improved DOM方法在網(wǎng)頁元素重定位精度和運(yùn)行時間上的改進(jìn)效果,先利用Selenium IDE錄制了v1版本測試腳本集,然后在v2版本上回放錄制的測試腳本集,并提取出錯誤測試報告中失效的XPath路徑信息,最后分別采用現(xiàn)有Original DOM方法和本文Improved DOM方法進(jìn)行失效腳本對應(yīng)網(wǎng)頁元素的重定位。實(shí)驗(yàn)得到的平均重定位精度與平均運(yùn)算時間如表1所示。

表1 兩種方法重定位精度和運(yùn)行時間比較

由表1可以看出,本文Improved DOM方法大幅減少了運(yùn)行時間,平均運(yùn)行時間只為Original DOM方法的28%左右,重定位精度也有明顯提升,且隨著更新網(wǎng)頁元素?cái)?shù)量的增加,本文Improved DOM方法重定位精度下降更為緩慢,重定位效果較好。

3 結(jié)語

本文針對同一Web UI頁面頻繁更新所帶來的自動測試腳本失效問題,利用新舊版本W(wǎng)eb UI頁面對應(yīng)DOM樹的差異和舊版測試腳本在新版本頁面上回放所生成的錯誤測試報告中的失效XPath路徑,提出了一種可以應(yīng)用于Web UI自動化測試腳本修復(fù)的網(wǎng)頁元素重定位方法。該方法通過新舊Web UI頁面差異DOM樹的構(gòu)造和優(yōu)化,大幅減少了網(wǎng)頁元素重定位的運(yùn)算量,降低了誤定位率,提高了執(zhí)行效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法運(yùn)行時間短,定位精度高,是一種穩(wěn)定性強(qiáng)、效果較好的可用于Web UI自動化測試腳本修復(fù)的網(wǎng)頁元素重定位方法。