機(jī)器人流程自動(dòng)化在Web自動(dòng)化測(cè)試中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：軟件自動(dòng)化測(cè)試；機(jī)器人流程自動(dòng)化；Power Automate Desktop；關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)；低代碼

中圖分類號(hào)：TP311.56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）36-0096-03"開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：

0 引言

隨著軟件技術(shù)的迭代升級(jí)和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需求，各種軟件開發(fā)模式逐漸興起，如敏捷開發(fā)、增量模型開發(fā)、DevOps等[1]。相應(yīng)地，軟件的測(cè)試工作量逐漸增加，測(cè)試周期不斷縮短，如何快速有效地進(jìn)行軟件測(cè)試成為測(cè)試人員面臨的巨大挑戰(zhàn)。

軟件自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)具有自動(dòng)運(yùn)行和高效的特點(diǎn)，能夠提高測(cè)試效率并節(jié)約成本，日益成為軟件測(cè)試人員關(guān)注和研究的對(duì)象。目前，Web自動(dòng)化測(cè)試主要過程包括：自動(dòng)生成測(cè)試用例、通過測(cè)試腳本或工具自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試用例以及自動(dòng)分析測(cè)試結(jié)果。其中，自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試用例是需要熏點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。測(cè)試腳本的常用編程語言包括Perl、Shell、Python和Java等，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與軟件頁面元素交互，檢測(cè)測(cè)試對(duì)象的實(shí)際值和預(yù)期值。文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Seleruum與Unittest的Web自動(dòng)化測(cè)試框架，將常用的操作和查找封裝成基礎(chǔ)類，便于不同產(chǎn)品或項(xiàng)目直接復(fù)用。測(cè)試工具分為面向PC端和移動(dòng)端兩類。在PC端，典型的測(cè)試工具代表有Robot Frame-work和Jmeter等，其中Robot Framework基于可擴(kuò)展關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)，能夠覆蓋接口、GUI和數(shù)據(jù)庫測(cè)試。在移動(dòng)端，常用的自動(dòng)化測(cè)試工具包括Robotium、Monkey Runner和Appium等，其中Appinm應(yīng)用最為廣泛，它使用Web Driver協(xié)議來驅(qū)動(dòng)不同手機(jī)操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，便于進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。

然而，開展自動(dòng)化測(cè)試需要測(cè)試人員具備一定的代碼開發(fā)能力。對(duì)于不同的項(xiàng)目，測(cè)試人員經(jīng)常需要在多種測(cè)試開發(fā)編程語言環(huán)境中切換，這在一定程度上限制了團(tuán)隊(duì)開展軟件自動(dòng)化測(cè)試的效率。本文針對(duì)軟件項(xiàng)目測(cè)試活動(dòng)中面臨的壓力，探索將機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)融入日常測(cè)試活動(dòng)中，測(cè)試人員只要具備基本編碼技能，通過在控制臺(tái)拖放操作組件即可搭建業(yè)務(wù)測(cè)試工作流，從而在最短時(shí)間和最低成本下開展自動(dòng)化工作。

1 機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)概述

機(jī)器人流程自動(dòng)化（Robotic Process Automation， RPA） ，也稱為軟件機(jī)器人，是一種基于軟件的技術(shù)，旨在自動(dòng)執(zhí)行重復(fù)性、規(guī)則性強(qiáng)和可預(yù)測(cè)性高的業(yè)務(wù)流程或任務(wù)，例如提取數(shù)據(jù)、填寫表格和移動(dòng)文件等。

RPA的應(yīng)用領(lǐng)域已十分廣泛，涉及財(cái)務(wù)管理、審計(jì)管理、人力資源管理和金融等領(lǐng)域[6]。這些領(lǐng)域的應(yīng)用本質(zhì)相同，即處理固定規(guī)則下繁復(fù)且重復(fù)性極強(qiáng)的工作。業(yè)務(wù)人員只用預(yù)先設(shè)計(jì)規(guī)則和流程，即可模擬人工操作，完成基于固定規(guī)則下的機(jī)械性操作和分析性較少的任務(wù)。因此，該項(xiàng)技術(shù)被視為代替人工操作的最佳方式，能夠有效解決重復(fù)性較強(qiáng)的工作。由于RPA減少了團(tuán)隊(duì)的工作量，釋放的資源可投入其他更具創(chuàng)造力的工作，從而提高生產(chǎn)率和投資回報(bào)率。

1.1 工作原理

本質(zhì)上，人們借助RPA來記錄一系列的操作以及與應(yīng)用的交互，以此構(gòu)建工作流。系統(tǒng)通過觀察人類執(zhí)行任務(wù)的過程，生成操作列表，然后構(gòu)建軟件機(jī)器人，用于在應(yīng)用的GUI中執(zhí)行任務(wù)。借助RPA，設(shè)計(jì)RPA機(jī)器人的步驟如下：

1） 分析流程：分析可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的流程或任務(wù)，明確自動(dòng)化目標(biāo)。

2） 設(shè)計(jì)自動(dòng)化流程：根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則設(shè)計(jì)自動(dòng)化流程，包括任務(wù)的執(zhí)行順序和交互邏輯等。

3） 配置機(jī)器人：將自動(dòng)化流程配置到機(jī)器人上，包括機(jī)器人的輸入數(shù)據(jù)、輸出目標(biāo)和操作步驟等。

4） 執(zhí)行自動(dòng)化流程：?jiǎn)?dòng)機(jī)器人以執(zhí)行自動(dòng)化流程。

在使用過程中，通常需要為軟件機(jī)器人提供輸入數(shù)據(jù)和操作步驟，輸入數(shù)據(jù)通常來源于Excel表格、XML文件和數(shù)據(jù)庫等，作為驅(qū)動(dòng)流程的數(shù)據(jù)要素；操作步驟是人工操作的模擬，需要按照業(yè)務(wù)規(guī)則部署關(guān)鍵操作步驟。

1.2 微軟機(jī)器人工具

Power Automate Desktop（PAD）是微軟在Windows 11操作系統(tǒng)中預(yù)裝的一款RPA應(yīng)用工具，是一個(gè)低代碼平臺(tái)，便于用戶自動(dòng)化所有熏復(fù)的桌面流程。此外，PAD還集成了多種AI技術(shù)，如Azure openAI服務(wù)，用以支持更加復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化操作。

PAD的主要功能及特點(diǎn)如下：

1）預(yù)設(shè)關(guān)鍵字操作豐富。PAD提供了諸如“打開瀏覽器”“填充網(wǎng)頁上的文本字段”和“單擊網(wǎng)頁上的鏈接”等上百個(gè)預(yù)設(shè)關(guān)鍵字操作，這些操作組件基本覆蓋了自動(dòng)化任務(wù)中的常見動(dòng)作，支持通過拖拽控制臺(tái)的關(guān)鍵字操作組件，像搭積木一樣構(gòu)建復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)場(chǎng)景。

2） 便捷的頁面交互。PAD利用UI元素與網(wǎng)頁進(jìn)行交互，無須依賴圖像識(shí)別和絕對(duì)坐標(biāo)。要將新的UI 元素添加到工作流中，無須通過DOM操作，只用在控制臺(tái)通過UI元素窗格捕獲新的UI元素，即可完成識(shí)別與定位。所有UI元素由一個(gè)或多個(gè)選擇器組成，這些選擇器可以精確定位與PAD交互的Web組件。每個(gè)選擇器由多個(gè)屬性組成，表示應(yīng)用程序或網(wǎng)頁中UI 元素的分層結(jié)構(gòu)，屬性對(duì)每個(gè)元素進(jìn)行唯一描述，將它與其他元素區(qū)分開。

3） 數(shù)據(jù)類型及處理方法多樣。PAD支持多種形式的數(shù)據(jù)類型，如表格、列表、數(shù)值、字符串等。同時(shí)提供了文件和文本兩大類預(yù)定義操作，包括排序查找、“拆分文本”“替換文本”等常見數(shù)據(jù)處理過程。此外，PAD 也支持運(yùn)行Python、Shell、JavaScript腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，極大地增強(qiáng)了自動(dòng)化過程中的數(shù)據(jù)分析與處理能力，并可通過OCR技術(shù)處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

4） 與第三方系統(tǒng)交互簡(jiǎn)單。PAD的預(yù)設(shè)HTTP操作支持普通Web服務(wù)、SOAP Web服務(wù)調(diào)用和從Web下載。例如，要發(fā)送API請(qǐng)求，只用使用“調(diào)用Web服務(wù)”操作，然后在操作的屬性中填充服務(wù)的URL、HTTP 方法、請(qǐng)求和響應(yīng)內(nèi)容類型即可。此外，PAD支持一組在所有數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行連接和SQL查詢的操作。要連接到數(shù)據(jù)庫，只用在控制臺(tái)使用“打開SQL連接”操作。該操作僅需一個(gè)輸入：連接字符串。連接字符串字段指定連接到數(shù)據(jù)庫所需的所有信息，例如驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器名稱以及用戶名和密碼。當(dāng)操作連接到數(shù)據(jù)庫時(shí)，它會(huì)將連接存儲(chǔ)到SQL連接變量中，后續(xù)其他的數(shù)據(jù)庫訪問操作都可以復(fù)用這個(gè)連接變量。

5） 支持郵件報(bào)告發(fā)送。PAD允許用戶自定義郵件內(nèi)容及格式。用戶可通過HTML美化實(shí)現(xiàn)郵件內(nèi)容的個(gè)性化展示，并可插入測(cè)試運(yùn)行過程中發(fā)生異常時(shí)的截圖，以豐富郵件信息。

2 RPA 技術(shù)在自動(dòng)化測(cè)試中的應(yīng)用

2.1 自動(dòng)化測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1.1 Web元素識(shí)別與定位

Web元素是可以從網(wǎng)頁中識(shí)別和定位的元素。這些元素包括文本字段、按鈕、圖片、鏈接或其他任何可在測(cè)試程序中交互的項(xiàng)目。捕獲這些元素后，便可與相應(yīng)的Web自動(dòng)化操作相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)桌面操作流程的自動(dòng)化。

2.1.2 數(shù)據(jù)或關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)

目前，商用自動(dòng)化測(cè)試框架大都支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)或關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的測(cè)試用例編寫和執(zhí)行過程。前者將測(cè)試腳本與外部數(shù)據(jù)源隔離，通過外部數(shù)據(jù)源驅(qū)動(dòng)測(cè)試過程。測(cè)試人員無須為不同測(cè)試場(chǎng)景重復(fù)編寫代碼，只用編寫一套能夠讀取并使用不同測(cè)試數(shù)據(jù)的腳本。當(dāng)測(cè)試條件變更或新增時(shí)，只須更新外部數(shù)據(jù)集，無須重新編寫測(cè)試腳本，這極大地簡(jiǎn)化了測(cè)試管理。后者的本質(zhì)是將函數(shù)封裝成關(guān)鍵字，一個(gè)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)，每個(gè)操作事件的函數(shù)封裝成對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字，用戶通過調(diào)用關(guān)鍵字并傳入測(cè)試參數(shù)即可驅(qū)動(dòng)測(cè)試用例的運(yùn)行。這樣做的最大好處是降低了框架的使用難度，測(cè)試人員只須按照測(cè)試用例描繪的步驟，通過提取關(guān)鍵操作，實(shí)現(xiàn)低代碼化的自動(dòng)化測(cè)試腳本。

2.1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的分析與處理是自動(dòng)化測(cè)試腳本中的常見任務(wù)。對(duì)于頁面響應(yīng)或接口返回的數(shù)據(jù)，通常不能直接使用，需要經(jīng)過內(nèi)容轉(zhuǎn)換、裁剪和提取等步驟，因此數(shù)據(jù)處理模塊是自動(dòng)化測(cè)試腳本編寫過程中的重要環(huán)節(jié)。

2.1.4 API調(diào)用

API調(diào)用是一種通過網(wǎng)絡(luò)或本地進(jìn)行的軟件接口交互方式，可用于實(shí)現(xiàn)接口自動(dòng)化測(cè)試。接口自動(dòng)化測(cè)試本質(zhì)是發(fā)送端發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文到服務(wù)端，服務(wù)端對(duì)請(qǐng)求報(bào)文進(jìn)行響應(yīng)，發(fā)送端通過解析響應(yīng)進(jìn)一步判斷服務(wù)端返回的信息是否符合預(yù)期，從而驗(yàn)證業(yè)務(wù)邏輯是否正確實(shí)現(xiàn)。由于接口測(cè)試與前端UI存在松耦合關(guān)系，在前端不改變的情況下，通過測(cè)試接口可以在一定程度上提高回歸測(cè)試的效率，減少人工測(cè)試的任務(wù)量[7]。

2.1.5 數(shù)據(jù)庫訪問

自動(dòng)化測(cè)試過程中的重要操作之一是數(shù)據(jù)庫訪問。插入、檢索和修改數(shù)據(jù)是每個(gè)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)操作。通過數(shù)據(jù)庫訪問，可以更好地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的反應(yīng)，便于定位問題。

2.1.6 測(cè)試報(bào)告生成及發(fā)送

Web測(cè)試用例執(zhí)行完畢后，需要對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。測(cè)試報(bào)告通常顯示所有用例執(zhí)行結(jié)果，最基礎(chǔ)的內(nèi)容包括運(yùn)行用例總數(shù)、成功數(shù)、失敗數(shù)和執(zhí)行時(shí)間等，并及時(shí)通知相關(guān)人員。

2.2 軟件自動(dòng)化測(cè)試實(shí)現(xiàn)

2.2.1 測(cè)試框架

應(yīng)用機(jī)器人流程自動(dòng)化工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試方案的框架結(jié)構(gòu)主要由Power Automate Desktop、數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)層三個(gè)部分構(gòu)成，如圖1所示。

業(yè)務(wù)層主要依據(jù)測(cè)試用例，根據(jù)系統(tǒng)具體業(yè)務(wù)功能模塊在平臺(tái)上創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的工作子流，子流中利用PAD控制臺(tái)預(yù)設(shè)關(guān)鍵字操作構(gòu)建測(cè)試邏輯；數(shù)據(jù)處理層主要對(duì)頁面響應(yīng)數(shù)據(jù)和接口響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為業(yè)務(wù)規(guī)則提供支持；PAD充當(dāng)自動(dòng)化測(cè)試流構(gòu)建平臺(tái)，用于支撐接口自動(dòng)化測(cè)試和UI自動(dòng)化測(cè)試。

2.2.2 測(cè)試流程

PAD是一項(xiàng)聯(lián)機(jī)工作流服務(wù)，因此整個(gè)測(cè)試過程可視為流的創(chuàng)建和運(yùn)行。測(cè)試用例是創(chuàng)建桌面流的依據(jù)，需要將測(cè)試用例關(guān)鍵操作步驟逐一轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的控制臺(tái)桌面關(guān)鍵字操作引用，必要時(shí)增加流程控制，然后啟動(dòng)流。圖2給出了完整的測(cè)試流程。

測(cè)試人員需要手動(dòng)編寫測(cè)試用例并存入Excel文件。加載測(cè)試用例時(shí)，可以選擇手動(dòng)加載單個(gè)測(cè)試用例或批量加載指定目錄下的所有測(cè)試用例。程序?qū)⒁鸭虞d的測(cè)試用例文件內(nèi)容解析為測(cè)試動(dòng)作列表。一旦運(yùn)行流程，程序會(huì)按序執(zhí)行已加載的測(cè)試用例，每個(gè)完成的測(cè)試用例執(zhí)行過程都需要進(jìn)行斷言，并根據(jù)斷言結(jié)果記錄用例執(zhí)行結(jié)果。

2.2.3 配置UI自動(dòng)化測(cè)試流

測(cè)試用例的編寫須遵循一定的規(guī)則，包含必要的測(cè)試數(shù)據(jù)和預(yù)期響應(yīng)關(guān)鍵字。以一個(gè)普通登錄過程為例，其主要字段格式如表1所示。

依據(jù)測(cè)試用例步驟編寫對(duì)應(yīng)的測(cè)試流程。在測(cè)試流程中可以根據(jù)實(shí)際操作步驟，選擇桌面操作引用，如“啟動(dòng)新chrome”“從Excel工作表中讀取”“填充網(wǎng)頁上的文本字段”“單擊網(wǎng)頁上的鏈接”“從網(wǎng)頁提取數(shù)據(jù)”“等待網(wǎng)頁包含”等動(dòng)作加入測(cè)試流程。登錄測(cè)試子流程構(gòu)建如圖3所示。

登錄子流程首先讀取測(cè)試數(shù)據(jù)列，根據(jù)“#”分隔符拆分測(cè)試數(shù)據(jù)，形成測(cè)試用例數(shù)據(jù)，依次賦給相應(yīng)的頁面文本框。在斷言子流程中，通過引用“如果網(wǎng)頁包含”或“等待屏幕上顯示文本（OCR） ”等關(guān)鍵字操作，對(duì)新頁面顯示的提示信息進(jìn)行斷言，并根據(jù)斷言結(jié)果確定最終測(cè)試結(jié)果。當(dāng)測(cè)試步驟完成后，程序?qū)⑹占郎y(cè)設(shè)備的狀態(tài)，并匯總成測(cè)試報(bào)告。

2.2.4 配置接口自動(dòng)化測(cè)試流程

在接口自動(dòng)化測(cè)試過程中，接口的響應(yīng)通常會(huì)隨著傳入接口參數(shù)的不同而變化，因此需要實(shí)現(xiàn)入口數(shù)據(jù)的參數(shù)化。參數(shù)化的形式主要有兩種：一是使用測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)置變量，相當(dāng)于預(yù)定義一些環(huán)境變量；二是從外部文件獲取，通過將入?yún)⒉煌娜≈到M合寫入CSV文件或YAML文件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。

以一個(gè)HTTP登錄接口為例，接口測(cè)試用例主要字段格式如表2所示。

根據(jù)表2字段內(nèi)容，系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)置列表變量，用以存放業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)入?yún)ⅲ缓笠来钨x給接口相應(yīng)參數(shù)，形成入?yún)㈡I值對(duì)，并根據(jù)Content-Type封裝請(qǐng)求信息，發(fā)起請(qǐng)求。在測(cè)試流程中通過循環(huán)讀取更新列表變量，驅(qū)動(dòng)測(cè)試用例運(yùn)行。測(cè)試流程實(shí)例如圖4所示。

接口測(cè)試流程從每一條用例中讀取的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)入?yún)⒘校瑯痈鶕?jù)“#”分隔符進(jìn)行拆分形成參數(shù)值列表，保存在ExcelData變量中。在“調(diào)用Web服務(wù)”操作中，根據(jù)媒體類型拼接請(qǐng)求內(nèi)容，形成請(qǐng)求的正文內(nèi)容，進(jìn)而發(fā)起接口調(diào)用請(qǐng)求。響應(yīng)報(bào)文會(huì)存儲(chǔ)到WebServiceResponse變量中，測(cè)試人員需要對(duì)其進(jìn)行解析，轉(zhuǎn)換為便于處理的格式，如JSON。斷言操作子流程中，判斷響應(yīng)鍵值對(duì)與期望鍵值對(duì)是否一致，并將斷言結(jié)果回寫Excel文件。

3 結(jié)束語

本文分析了在Web功能自動(dòng)化測(cè)試中使用RPA 的可行性及關(guān)鍵技術(shù)。為非專業(yè)測(cè)試人員參與軟件項(xiàng)目活動(dòng)和團(tuán)隊(duì)快速開展自動(dòng)化測(cè)試提供了一條可行的途徑。隨著RPA的深入研究，與AI的結(jié)合已成趨勢(shì)。RPA 視為“執(zhí)行”任務(wù)的手臂，而AI作為“大腦”，AI可以幫助RPA更全面地自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，并處理更復(fù)雜的用例場(chǎng)景。