《現(xiàn)代軟件工程應(yīng)用技術(shù)》項目八 軟件項目的測試和維護(hù)

項目八

軟件項目的測試和維護(hù)【本章概要】·軟件測試的基本概念·白盒和黑盒測試技術(shù)·軟件測試的步驟與策略·面向?qū)ο筌浖y試原則及策略·軟件的調(diào)試軟件維護(hù)

任務(wù)8.1軟件項目測試的概念1979年，GlenfordJ.Myers在其經(jīng)典著作《軟件測試的技巧》中給出了軟件測試的定義：程序測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。8.1.1軟件測試的目標(biāo)軟件測試的目的包括以下幾點：(1)測試是程序的執(zhí)行過程，目的在于發(fā)現(xiàn)錯誤。(2)測試是為了證明程序有錯，而不是證明程序無錯。(3)—個好的測試用例能夠發(fā)現(xiàn)至今尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤。4)一個成功的測試是發(fā)現(xiàn)了至今尚未發(fā)現(xiàn)錯誤的測試。任務(wù)8.1軟件項目測試的概念8.1.2軟件測試的內(nèi)容1.軟件測試的分類（1）按是否需要執(zhí)行被測軟件的角度，可分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試。（2）按階段劃分：任務(wù)8.1軟件項目測試的概念表8-1按階段劃分測試表階段名稱作用單元測試單元測試是對軟件中的基本組成單位進(jìn)行的測試，如一個模塊、一個過程等等。單元測試的主要方法有控制流測試、數(shù)據(jù)流測試、排錯測試、分域測試等等。集成測試集成測試是在軟件系統(tǒng)集成過程中所進(jìn)行的測試，其主要目的是檢查軟件單位之間的接口是否正確。集成測試的策略主要有自頂向下和自底向上兩種。系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試是對已經(jīng)集成好的軟件系統(tǒng)進(jìn)行徹底的測試，以驗證軟件系統(tǒng)的正確性和性能等滿足其規(guī)約所指定的要求，檢查軟件的行為和輸出是否正確并非一項簡單的任務(wù)，它被稱為測試的“先知者問題”。軟件系統(tǒng)測試方法很多，主要有功能測試、性能測試、隨機測試等等。驗收測試驗收測試旨在向軟件的購買者展示該軟件系統(tǒng)滿足其用戶的需求。這是軟件在投入使用之前的最后測試?；貧w測試回歸測試是在軟件維護(hù)階段，對軟件進(jìn)行修改之后進(jìn)行的測試。其目的是檢驗對軟件進(jìn)行的修改是否正確。Alpha測試在系統(tǒng)開發(fā)接近完成時對應(yīng)用系統(tǒng)的測試；測試后，仍然會有少量的設(shè)計變更。Beta測試當(dāng)開發(fā)和測試完成時所做的測試，而最終的錯誤和問題需要在最終發(fā)行前找到。這種測試一般由最終用戶或其他人員完成，不能由程序員或測試員完成。任務(wù)8.1軟件項目測試的概念（3）按測試方法劃分：測試方法名作用白盒測試“白盒”法全面了解程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、對所有邏輯路徑進(jìn)行測試。黑盒測試“黑盒”法著眼于程序外部結(jié)構(gòu)、不考慮內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、針對軟件界面和軟件功能進(jìn)行測試。表8-2按測試方法劃分表2.軟件測試用例內(nèi)容摘要

3.軟件測試文檔（1）測試計劃：測試方案、測試執(zhí)行策略、測試用例、BUG描述報告，包括測試環(huán)境的介紹，預(yù)置條件，測試人員，問題重現(xiàn)的操作步驟和當(dāng)時測試的現(xiàn)場信息；（2）測試報告：從分析中總結(jié)此次設(shè)計和執(zhí)行做的好的地方和需要努力的地方和對此項目的一個質(zhì)量評價。任務(wù)8.1軟件項目測試的概念4、軟件測試的原則（1）堅持在軟件開發(fā)的各個階段進(jìn)行技術(shù)評審，盡早地和不斷地進(jìn)行軟件測試，才能在開發(fā)過程中盡早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防錯誤，杜絕某些隱患，提高軟件質(zhì)量。（2）自己總認(rèn)為自己是正確的，所以，程序員應(yīng)避免檢查自己的程序。（3）在設(shè)計測試用例時，應(yīng)當(dāng)包括合理的輸入條件和不合理的輸入條件。（4）對于測試計劃，要明確規(guī)定，不要隨意解釋。測試人員要嚴(yán)格執(zhí)行測試計劃，排除測試的隨意性。（5）測試人員要妥善保存測試計劃、測試用例、出錯統(tǒng)計和最終分析報告，為維護(hù)工作提供方便。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法軟件測試的方法很多，根據(jù)程序是否運行可以把軟件測試方法分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試，按照測試數(shù)據(jù)的設(shè)計依據(jù)可分為黑盒測試和白盒測試。8.2.1靜態(tài)測試與動態(tài)測試1.靜態(tài)測試靜態(tài)測試不需要執(zhí)行所測試的程序，而只是通過掃描程序正文。2.動態(tài)測試一般意義上的測試多是指動態(tài)測試，把以發(fā)現(xiàn)錯誤為目標(biāo)的用于軟件測試的輸入數(shù)據(jù)及與之對應(yīng)的預(yù)期輸出結(jié)果稱為測試用例。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法動態(tài)測試可分為以下幾個步驟。(1)單元測試。(2)集成測試。(3)組裝測試。(4)確認(rèn)測試。(5)系統(tǒng)測試。(6)驗收測試。(7)回歸測試。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法8.2.2黑盒測試與白盒測試1.白盒測試白盒測試也稱結(jié)構(gòu)測試或邏輯驅(qū)動測試，白盒測試法把測試對象看做一個打開的盒子，測試人員必須了解程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過程，按照程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)測試程序，檢驗程序中的每條通路是否都能按預(yù)定要求正確工作，而不考慮程序的外在功能，以此來檢測產(chǎn)品內(nèi)部程序是否按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常進(jìn)行。白盒測試主要有兩種方法，即邏輯覆蓋法和路徑覆蓋法。1）邏輯覆蓋法邏輯覆蓋法是以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的測試技術(shù)，它考慮的是測試數(shù)據(jù)執(zhí)行程序的邏輯覆蓋程度。使用這一方法要求測試人員對程序的邏輯結(jié)構(gòu)有清楚的了解，甚至要能掌握源程序的所有細(xì)節(jié)。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法按照覆蓋源程序語句詳盡程度的不同，邏輯覆蓋可以分為語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋和多條件覆蓋。(1)語句覆蓋。(2)判定覆蓋。(3)條件覆蓋。(4)判定/條件覆蓋。(5)條件組合覆蓋。該方法的測試用例使每個判定中所有可能的條件取值組合至少執(zhí)行一次。下面以圖8-1所示的程序段為例，分別予以說明。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法圖8-1測試程序段任務(wù)8.2軟件項目測試的方法示例程序如下。voidjisuan(){intA,B,X;if(A>3&&B==2)X=X+A;if(A==7||X>3)X=X+1;}其中，輸人數(shù)據(jù)為A、B和X，輸出數(shù)據(jù)為X。滿足上述覆蓋程度的測試用例如表8-3所示。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法表8-3邏輯覆蓋測試用例X測試路徑測試用例ABX語句覆蓋acef（語句c和語句e均執(zhí)行）524判定覆蓋abef(判定條件1為假，條件2為真）711acdf(判定條件1為真，條件2為假）52-5條件覆蓋abef(滿足A>3，B≠2;A=7，X≤3；即判定條件1為假，條件2為真711abef(滿足A≤3,B=2;A≤7,X>3；即判定條件1為假，條件2為真)124判定/條件覆蓋acef(滿足A>3，B=2;A=7，X>3；即判定條件1、條件2均取真值）724abdf(滿足A≤3，B≠2;A≠7，X≤3；即判定條件1、條件2均取假值）111條件組合覆蓋acef(滿足A>3，B=2;A=7，X>3)724abef(滿足A>3,B≠2;A=7，X≤3)711abef(滿足A≤3,B=2;A≠7，X>3)324abdf(滿足A≤3，B≠2，A≠7，X≤3111任務(wù)8.2軟件項目測試的方法2）路徑覆蓋法下面以圖8-1所舉示例為例，說明其測試用例的設(shè)計過程。第一步，畫出程序控制流程圖。圖8-1所示的流程圖對應(yīng)的控制流程圖如圖8-2所示。其中，由源程序if(A>3&&B==2)的“與”條件可以導(dǎo)出三個單條件的判斷①②③，由源程序if(A==7||X>3)的“或”條件可以導(dǎo)出兩個單條件⑤⑥。第二步，計算環(huán)路復(fù)雜性V(G)。環(huán)路復(fù)雜性的計算方法有以下3種。程序的環(huán)形復(fù)雜度計算公式為V(G)=m-n+2。其中，m是程序流程圖中邊的數(shù)量，n是結(jié)點的數(shù)量。如果P是程序流圖中判定結(jié)點的個數(shù)，那么V(G)=P+1。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法?如果A是程序流圖中封閉區(qū)域的數(shù)目，區(qū)域的個數(shù)定義為邊和結(jié)點圈定的封閉區(qū)域數(shù)加上圖形外的區(qū)域數(shù)1，那么V(G)=A+1。注意：源代碼IF語句及WHILE、FOR或REPEAT循環(huán)語句的判定結(jié)點數(shù)為1，而CASE型等多分支語句的判定結(jié)點數(shù)等于可能的分支數(shù)減1。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法圖8-2被測程序控制流程圖任務(wù)8.2軟件項目測試的方法例如，根據(jù)圖8-2中的控制流圖，可以很快算出V(G)=m-n+2=10-7+2=5。第三步，確定獨立路徑集合。環(huán)路復(fù)雜性就是該圖已有的獨立路徑數(shù)，5條路徑分別如下。路徑1:①—②一③一④一⑤一⑦（A—B—C—F—J)。路徑2:①一②一③一④一⑤一⑥一⑦（A—B—C—F—G—H)。路徑3:①一②一③一④一⑥一⑦(A—B—C—I—H)。路徑4:①一②一④一⑤一⑦（A—D—F—J)。路徑5:①一④一⑤一⑦(E—F—J)。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法第四步.生成測試用例，確?；韭窂郊忻恳粭l路徑的執(zhí)行。路徑1:A=4，B=2,X=3。路徑2:A=4，B=2,X=4。路徑3:A=7，B=2，X=3或4。路徑4:A=4，B=1，X=4。路徑5:A=3，B=2或1,X=3。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法2、黑盒測試黑盒測試是指不基于內(nèi)部設(shè)計和代碼的任何知識，而基于需求和功能性的測試.1）黑盒測試的特點黑盒測試也稱功能測試，在完全不考慮程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性的情況下，在程序接口進(jìn)行測試，它只檢查程序功能是否按照需求規(guī)格說明書的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法2）黑盒測試用例設(shè)計法（1）等價類劃分法。劃分等價類需要經(jīng)驗，下面結(jié)合具體事例給出幾條確定等價類的原則。如果規(guī)定了輸入條件的范圍，那么可以劃分出一個有效等價類和兩個無效等價類。例如，在程序的規(guī)格說明中，輸人條件為“1?100的整數(shù)”，則有效等價類是“1<=輸入數(shù)值<=100“，兩個無效等價類是“輸入數(shù)值<1”和“輸入數(shù)值>100”。如果輸入條件規(guī)定了輸入值的集合，或者是規(guī)定了“必須如何”的條件，這時可以確定一個有效等價類和一個無效等價類。例如，輸人條件為“x=100”，則有效等價類為“x=a”；無效等價類為“x≠100”。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法如果輸入條件是布爾值，那么可以確定一個有效等價類和一個無效等價類。如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，而且程序?qū)Σ煌斎胫颠M(jìn)行不同的處理，則每個允許的輸入值是一個有效等價類，此外還有一個無效等價類（任何一個不允許的輸入值）。例如，在學(xué)生的評定獎學(xué)金中規(guī)定對三科優(yōu)、兩科優(yōu)、一科優(yōu)分別給于一等獎學(xué)金、二等獎學(xué)金、三等獎學(xué)金，進(jìn)行相應(yīng)處理。因此可以確定3個有效等價類，分別三科優(yōu)、兩科優(yōu)、一科優(yōu)，以及一個無效等價類，即所有沒有得到優(yōu)的學(xué)生輸入值的集合。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則，那么可以確立一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干無效等價類。例如，選擇“舞蹈選修課”規(guī)定“必須性別為女的信息工程系學(xué)生”，有效等價類就是滿足條件的輸入的集合，若干無效等價類包括男生、其他系的女生等。如果確定已劃分的等價類中各個元素在程序中的處理方式不同，則應(yīng)將此等價類進(jìn)一步劃分成更小的等價類。

在確立了等價類之后，建立等價類表，列出所劃分出的等價類，如表8-4所示。輸入條件有效等價類無效等價類（具體內(nèi)容）（具體內(nèi)容）（具體內(nèi)容）表8-4等價類表任務(wù)8.2軟件項目測試的方法根據(jù)已列出的等價類表，按以下3步確立測試用例。為每一個等價類規(guī)定一個唯一的編號。設(shè)計一個測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的無效等價類。重復(fù)這一步，直到所有有效等價類都被覆蓋為止。設(shè)計一個測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步，直到所有無效等價類都被覆蓋為止?！纠?-1】小學(xué)生入學(xué)，要求檢查兒童的出生日期，2016年入學(xué)的學(xué)生生日限定在2010年8月31日之前出生。如果兒童的出生日期不在此范圍內(nèi)，則顯示輸入錯誤信息。該系統(tǒng)規(guī)定有效日期由8位數(shù)字組成，前4位代表年，再兩位代表月，后兩位代表日?，F(xiàn)用等價類劃分法設(shè)計測試用例，測試程序的日期檢査功能。如表8-5所示。任務(wù)8.2軟件項目測試的方法首先，劃分等價類并編號，其次，為合理等價類設(shè)汁測試用例。為表中3個合理等價類的編號1，5，7,10設(shè)計一個測試用例（數(shù)據(jù)）覆蓋，如20100629。最后，為每個不合理等價類至少設(shè)計一個測試用例，見表8-6所示:

輸入數(shù)據(jù)

合理等價類

不合理的等價類出生日期

1.8位數(shù)字字符2.有非數(shù)字字符3.少于8個數(shù)字字符4.多于8個數(shù)字字符年份范圍5.小于、等于20106.大于2010月份范圍7.在1?8之間

8.等于09.大于12日期范圍10.在1?31之間11.等于012.大于31表8-5日期等價類表任務(wù)8.2軟件項目測試的方法注意：在8種不合理的測試用例中，不能出現(xiàn)相同的測試用例，否則相當(dāng)于一個測試用例覆蓋了一個以上不合理等價類，從而使程序測試不完全。等價類劃分法的優(yōu)點是比隨機選擇測試用例要好得多，但缺點是沒有注意選擇某些高效的，且能夠發(fā)現(xiàn)更多錯誤的測試用例。輸入無效覆蓋編號10month22009073200907031420110629620100001820101301920100800112010083212表8-6測試用例表任務(wù)8.2軟件項目測試的方法（2）邊界值分析法。（3）錯誤推測法。（4）因果圖法。（5）綜合策略。以上介紹的每種軟件測試方法都能設(shè)計出一組有用的例子，但是，用其中一組例子發(fā)現(xiàn)某種類型的錯誤，但不易發(fā)現(xiàn)另一種類型的錯誤。因此，在實際測試中，可以綜合使用各種測試方法，形成綜合策略。通常先用黑盒法設(shè)計基本的測試用例，再用白盒法補充一些必要的測試用例。任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略8.3.1項目測試用例的設(shè)計測試用例就是預(yù)先編制的一組系統(tǒng)操作步驟和輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行條件以及預(yù)期結(jié)果，用以驗證某個程序是否滿足某個特定需求的文字。1.測試用例的設(shè)計原則測試用例的設(shè)計原則如下。（1）遵守測試需求的原則。（2）選擇測試方法的原則。2.測試用例要素測試用例要素主要包括如下幾方面。(1)名稱和標(biāo)識。(2)測試追蹤。(3)用例說明。(4)測試的初始化要求。任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略(5)測試的輸入。(6)期望的測試結(jié)果。(7)評價測試結(jié)果的準(zhǔn)則。(8)操作過程。(9)前提和約束。(10)測試終止條件。3.測試用例的設(shè)計步驟測試用例設(shè)計一般包括以下幾個步驟。(1)測試需求分析。(2)業(yè)務(wù)流程分析。(3)測試用例設(shè)計。(4)測試用例評審。任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略8.3.2制定測試計劃

具體軟件測試計劃中應(yīng)主要包括以下幾方面的內(nèi)容。(1)項目基本情況。(2)測試任務(wù)。(3)測試策略。(4)測試組織。(5)測試評價。8.3.3軟件測試流程簡介設(shè)計名稱測試名稱編碼單元測試詳細(xì)設(shè)計集成測試概要設(shè)計確認(rèn)測試與系統(tǒng)測試需求分析驗收測試表8-7測試階段對應(yīng)表任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略1.單元測試

單元測試任務(wù)包括：1）模塊接口測試；2）模塊局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試；3）模塊邊界條件測試；4）模塊中所有獨立執(zhí)行通路測試；5）模塊的各條錯誤處理通路測試。2.集成測試

分兩種方法：第一：先深度：按照結(jié)構(gòu)，用一條主控制路徑將所有模塊組合起來；第二：先寬度：逐層組合所有下屬模塊，在每一層水平地集成測試沿著移動。任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略3.確認(rèn)測試確認(rèn)測試又稱有效性測試。4.系統(tǒng)測試

主要內(nèi)容包括：1）功能測試。即測試軟件系統(tǒng)的功能是否正確，其依據(jù)是需求文檔，如《產(chǎn)品需求規(guī)格說明書》。由于正確性是軟件最重要的質(zhì)量因素，所以功能測試必不可少。2）健壯性測試。即測試軟件系統(tǒng)在異常情況下能否正常運行的能力。健壯性有兩層含義：一是容錯能力，二是恢復(fù)能力。

主要目標(biāo)是：1）確保系統(tǒng)測試的活動是按計劃進(jìn)行的；2）驗證軟件產(chǎn)品是否與系統(tǒng)需求用例不相符合或與之矛盾；3）建立完善的系統(tǒng)測試缺陷記錄跟蹤庫；4）確保軟件系統(tǒng)測試活動及其結(jié)果及時通知相關(guān)小組和個人；任務(wù)8.3軟件測試的步驟與策略5.驗收測試實施驗收測試的常用策略有三種，它們分別是:1）正式驗收2）非正式驗收或Alpha測試3）Beta測試6.書寫軟件測試報告任務(wù)8.4面向?qū)ο筌浖y試測試被分成類測試、組裝測試、系統(tǒng)測試等不同級別。8.4.1類測試類必須是可靠的并可實現(xiàn)復(fù)用，因此類要盡可能的獨立測試。類測試主要有基于規(guī)格說明的測試和基于程序的測試兩種形式，它們與結(jié)構(gòu)測試中的黑盒測試和白盒測試相對應(yīng)。8.4.2集成測試集成測試在兩個級別上發(fā)生。第一級的集成測試是新類和類簇的測試，他要求在不編寫代碼的情況下將軟件開發(fā)中的元素結(jié)合起來，主要對類間的關(guān)系進(jìn)行測試。第二級集成測試是把各子系統(tǒng)組裝成完整的軟件系統(tǒng)過程中的測試，他主要測試對象之間的通信。在進(jìn)行測試之前制定測試計劃是非常重要和必要的，好的測試計劃不僅可以節(jié)省測試的時間，對軟件質(zhì)量的提高也起到了及其重要的作用。8.4.3系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試與傳統(tǒng)測試基本相同,通過單元測試和集成測試，僅能保證軟件開發(fā)的功能得以實現(xiàn)，不能確認(rèn)在實際運行時，它是否滿足用戶的需要，是否大量存在實際使用條件下會被誘發(fā)產(chǎn)生錯誤的隱患。任務(wù)8.5軟件項目的調(diào)試8.5.1軟件調(diào)試過程軟件調(diào)試過程分為兩個步驟：第一步確定錯誤的位置，找出引起錯誤的模塊或接口；第二步確定產(chǎn)生錯誤的原因，同時設(shè)法改正錯誤。8.5.2調(diào)試策略1.單步執(zhí)行2.設(shè)置斷點

3.日志4.觀察和修改數(shù)據(jù)任務(wù)8.5軟件項目的維護(hù)4種類型：改正性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)。4種維護(hù)工作量所占比例如圖8-3所示：任務(wù)8.5軟件項目的調(diào)試圖8-3維護(hù)工作量比例圖任務(wù)8.5軟件項目的調(diào)試8.5.1維護(hù)的分類1.改正性維護(hù)軟件開發(fā)結(jié)束后，軟件測試所進(jìn)行的工作不一定都是完全的、徹底的，測試工作不可能發(fā)現(xiàn)所有錯誤，所以，有一些潛伏的錯誤在使用時才會被發(fā)現(xiàn)。2.適應(yīng)性維護(hù)計算機軟件、硬件各個方面發(fā)展變化十分迅速，軟件不斷升級，例如：操作系統(tǒng)不斷升級，硬件的發(fā)展也是非常迅速。3.完善性維護(hù)在使用軟件的過程中，用戶往往要擴充原有的系統(tǒng)需求，增加一些在系統(tǒng)需求說明書中沒有的功能要求，還可能提出提高程序性能的要求。4.預(yù)防性維護(hù)為了適應(yīng)未來軟硬件環(huán)境的變化，改進(jìn)應(yīng)用軟件的可靠性和可維護(hù)性，同時應(yīng)主動增加新的預(yù)防性功能，以使應(yīng)用系統(tǒng)適應(yīng)各類變化而不被淘汰。任務(wù)8.5軟件項目的調(diào)試8.5.2軟件維護(hù)報告1.維護(hù)申請報告維護(hù)申請報告是一個外部產(chǎn)生的文件，它是計劃維護(hù)活動的基礎(chǔ)。軟件組織內(nèi)部應(yīng)該制定出一個軟件修改報告。2.軟件修改報告軟件修改報告