軟件工程第3版課件

1第8章軟件測試

本章結(jié)構(gòu)：8.1軟件測試概述

8.2軟件測試方法8.3測試用例設(shè)計(jì)

8.4軟件測試的步驟

8.5軟件測試工具簡介

8.6調(diào)試8.7面向?qū)ο筌浖y試簡述28.1軟件測試概述

8.1.1軟件測試的目標(biāo)測試階段的根本目標(biāo)是以最少的人力、物力和時間，盡可能多地發(fā)現(xiàn)并排除軟件中潛在的錯誤，最終把一個高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)交給用戶使用。GrenfordJ.Myers在《TheArtofSoftwareTesting》一書中就軟件測試的目的提出了以下觀點(diǎn)：1．軟件測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。2．一個好的測試用例是指很可能找到迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的用例。3．一個成功的測試是發(fā)現(xiàn)了至今尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試。38.1軟件測試概述

8.1.2軟件測試的原則（1）所有測試都應(yīng)追溯到需求。（2）堅(jiān)持“盡早地和不斷地進(jìn)行軟件測試”。（3）測試用例應(yīng)由測試輸入數(shù)據(jù)和與之對應(yīng)的預(yù)期輸出結(jié)果這兩部分組成。（4）程序員應(yīng)避免測試自己的程序。（5）在設(shè)計(jì)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。（6）充分注意測試中的群集現(xiàn)象。（7）嚴(yán)格執(zhí)行測試計(jì)劃，排除測試的隨意性。（8）應(yīng)當(dāng)對每個測試結(jié)果做全面檢查。（9）在測試程序時，不僅要檢驗(yàn)程序是否做了該做的事，還要檢驗(yàn)程序是否做了不該做的事。（10）長期妥善地保存測試計(jì)劃、測試用例、出錯統(tǒng)計(jì)和最終分析報告。48.1軟件測試概述

8.1.2軟件測試的過程和策略1．軟件測試的流程軟件測試是一系列測試活動的集合，必須按照一定的測試流程，才能發(fā)現(xiàn)更多的錯誤。軟件測試流程包括設(shè)計(jì)測試方案、實(shí)施測試、糾正錯誤、分析測試數(shù)據(jù)、建立可靠性模型等幾個步驟，如圖8.1所示。58.1軟件測試概述

圖8.1軟件測試的流程68.1軟件測試概述

2．軟件測試的信息流軟件測試時需要3類測試信息流，如圖8.2所示。圖8.2軟件測試的信息流78.1軟件測試概述

3．測試的過程圖8.3描述了測試的過程。從圖中可知，測試過程分為4個步驟，即單元測試、組裝測試、確認(rèn)測試和系統(tǒng)測試。圖8.3軟件測試的過程88.1軟件測試概述

圖8.4列出了軟件測試各階段與軟件開發(fā)各階段之間的關(guān)系。圖8.4軟件測試與軟件開發(fā)各階段的關(guān)系98.2軟件測試方法

軟件測試方法很多，按照測試過程是否執(zhí)行程序來分，一般分為靜態(tài)測試方法和動態(tài)測試方法。動態(tài)測試方法又根據(jù)測試用例的設(shè)計(jì)方法不同，分為黑盒測試和白盒測試兩類。8.2.1靜態(tài)測試靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。是指不在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行被測試軟件，而是采用人工檢測和計(jì)算機(jī)輔助靜態(tài)分析的手段對程序進(jìn)行檢測。1．人工測試2．計(jì)算機(jī)輔助靜態(tài)分析108.2軟件測試方法

8.2.2動態(tài)測試動態(tài)測試是基于計(jì)算機(jī)的測試，是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。同測試任何產(chǎn)品一樣，動態(tài)測試一般有黑盒測試法與白盒測試法兩種，前者是測試產(chǎn)品的功能，后者是測試產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程。1．黑盒測試法黑盒法又稱功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試，該方法把被測試對象看成一個不透明的“黑盒子”，測試人員完全不考慮程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程，只在軟件的接口（界面）處進(jìn)行測試，依據(jù)需求說明書，檢查程序是否滿足功能要求，是否能很好地接收數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生正確的輸出。通過黑盒測試主要發(fā)現(xiàn)以下錯誤：（1）是否有不正確或遺漏了的功能。（2）界面是否有錯，能否正確地接受輸入數(shù)據(jù)，能否產(chǎn)生正確的輸出信息。（3）是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤。（4）性能是否滿足要求。（5）是否有初始化或終止性錯誤。黑盒測試法是一種宏觀功能上的測試，該方法適合測試部門的測試人員或用戶。118.2軟件測試方法

2．白盒測試法白盒法又稱結(jié)構(gòu)測試或邏輯驅(qū)動測試，該方法把被測試對象看成一個透明的盒子，測試人員可以了解程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程，以檢查處理過程為目的，對程序中盡可能多的邏輯路徑進(jìn)行測試，檢驗(yàn)內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否有錯，實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)與預(yù)期的狀態(tài)是否一致。白盒測試法是一種程序級的微觀上的測試，不適合于大單元、大系統(tǒng)的測試，主要用于很小單元的測試，以及從事軟件底層工作、生產(chǎn)構(gòu)件的測試人員使用。

128.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.1黑盒技術(shù)常用的黑盒測試技術(shù)有等價類劃分、邊界值分析、錯誤推測法、因果圖等。8.3.1.1等價類劃分法1.等價類劃分法的基本思想2．等價類劃分的一般規(guī)則劃分等價類需要一定的經(jīng)驗(yàn)，下述幾條啟發(fā)式規(guī)則有助于等價類的劃分:(1)如果輸入條件是一個布爾量，則可定義一個有效等價類和一個無效等價類。

(2)如果輸入條件規(guī)定了確切的取值范圍，可定義一個有效等價類和兩個無效等價類。（3)如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)，則可定義一個有效等價類和兩個無效等價類。

(4)如規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，且程序?qū)Σ煌斎胫底霾煌幚?，則每個允許的輸入值是一個有效等價類，并有一個無效等價類(所有不允許的輸入值的集合)。138.3測試用例設(shè)計(jì)

(5)如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵循的規(guī)則，可確定一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則)。

(6)如已劃分的等價類各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。

(7)如果處理對象是表格，則應(yīng)使用空表、只含1項(xiàng)的表，包含多項(xiàng)的表。148.3測試用例設(shè)計(jì)

3．用等價類劃分法設(shè)計(jì)測試用例的步驟(1)劃分等價類，形成等價類表，為每一等價類規(guī)定一個唯一的編號；(2)根據(jù)等價類選取相應(yīng)的測試用例。設(shè)計(jì)一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有有效等價類均被覆蓋；設(shè)計(jì)一個新的測試用例，使其覆蓋一個而且只覆蓋一個尚未覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步驟，直到所有無效等價類均被覆蓋。158.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.1.2邊界值分析法邊界值分析方法是對各種輸入、輸出范圍的邊界情況設(shè)計(jì)測試用例的方法。邊界值分析法選取測試數(shù)據(jù)應(yīng)遵循的原則如下：（1）如果輸入條件規(guī)定了取值范圍，則應(yīng)以范圍的邊界值以及剛剛超過范圍邊界外的值作為測試數(shù)據(jù)。（2）如果規(guī)定了輸入值的個數(shù)，分別以滿足條件的個數(shù)及稍少于、稍多于當(dāng)前個數(shù)值作為測試數(shù)據(jù)。（3）針對每個輸出條件使用上述（1）、（2）條規(guī)則。（4）如果程序規(guī)格說明中提到的輸入或輸出域是個有序的集合（如順序文件、線性表、鏈表等），則應(yīng)選取有序集中的第一個和最后一個作為測試數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)測試方案時總是結(jié)合使用等價類劃分和邊界值分析兩種技術(shù)。168.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.1.3錯誤推測法人們可以靠經(jīng)驗(yàn)和直覺推測程序中可能存在的各種錯誤，從而有針對性地設(shè)計(jì)檢查這些錯誤的例子，這就是錯誤推測法。錯誤推測法的基本思想是：列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，并且根據(jù)這些情況選擇測試用例。錯誤推測法針對性強(qiáng)，可以直接切入可能的錯誤，直接定位，是一種非常實(shí)用、有效的方法。但是它需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識。錯誤推測法的實(shí)施步驟是，對被測軟件首先列出所有可能有的錯誤和易錯情況表，然后基于該表設(shè)計(jì)測試用例。178.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.1.4因果圖法

因果圖的基本原理是通過畫因果圖，把用自然語言描述的功能說明轉(zhuǎn)換為判定表，列出輸入數(shù)據(jù)各種組合與程序應(yīng)做的動作（即相應(yīng)的輸出結(jié)果）之間的對應(yīng)關(guān)系，最后為判定表的每一列至少設(shè)計(jì)一個測試用例。

188.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.2白盒技術(shù)

白盒測試常用的技術(shù)是邏輯覆蓋，即考察用測試數(shù)據(jù)運(yùn)行被測程序時對程序邏輯的覆蓋程度。主要的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)有6種：語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋、條件組合覆蓋和路徑覆蓋。198.3測試用例設(shè)計(jì)

1.語句覆蓋以圖8.4所示的程序流程圖為例。為了使每個語句都執(zhí)行一次，程序的執(zhí)行路徑應(yīng)該是①②④，為此只需要輸入下面的測試數(shù)據(jù)：A=2，B=0，X=3圖8.5被測模塊流程圖208.3測試用例設(shè)計(jì)

2．判定覆蓋判定覆蓋又叫分支覆蓋，它的含義是指設(shè)計(jì)足夠的測試用例，使得被測程序中每個判定表達(dá)式至少獲得一次“真”值和一次“假”值，從而使程序的每個分支至少都通過一次。設(shè)計(jì)測試用例，只要通過路徑①②④，①③⑤或者①②⑤，①③④就可達(dá)到判定覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。例如，選擇下面的兩組測試數(shù)據(jù)：（1）A=3，B=0，X=1（覆蓋①②⑤）（2）A=2，B=1，X=2（覆蓋①③④）218.3測試用例設(shè)計(jì)

3．條件覆蓋條件覆蓋的含義是設(shè)計(jì)足夠的測試用例，使得判定表達(dá)式中每個條件的各種可能的值至少出現(xiàn)一次。經(jīng)分析，選擇下面兩組測試數(shù)據(jù)：（1）A=2，B=0，X=3（執(zhí)行路徑①②④）（2）A=1，B=1，X=1（執(zhí)行路徑①③⑤）228.3測試用例設(shè)計(jì)

4．判定/條件覆蓋判定/條件覆蓋是指選取足夠多的測試數(shù)據(jù)，使得判定表達(dá)式中的每個條件都取到各種可能的值，而且每個判定表達(dá)式也都取到各種可能的結(jié)果。選擇以下兩組測試數(shù)據(jù)即可滿足判定/條件覆蓋標(biāo)準(zhǔn)：（1）A=2，B=0，X=3（2）A=1，B=1，X=1238.3測試用例設(shè)計(jì)

5．條件組合覆蓋條件組合覆蓋是比較強(qiáng)的邏輯覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，它是指設(shè)計(jì)足夠的測試數(shù)據(jù)，使得每個判定表達(dá)式中條件的各種可能的值的組合都至少出現(xiàn)一次。下面的4組測試數(shù)據(jù)可以滿足條件組合覆蓋標(biāo)準(zhǔn)：（1）A=2，B=0，X=2（針對（1）、（5）兩種組合，執(zhí)行路徑①②④）（2）A=2，B=1，X=1（針對（2）、（6）兩種組合，執(zhí)行路徑①③④）（3）A=1，B=0，X=2（針對（3）、（7）兩種組合，執(zhí)行路徑①③④）（4）A=1，B=1，X=1（針對（4）、（8）兩種組合，執(zhí)行路徑①③⑤）248.3測試用例設(shè)計(jì)

6．路徑覆蓋路徑覆蓋的含義是指選取足夠的測試數(shù)據(jù)，使程序的每條可能路徑都至少執(zhí)行一次。選擇以下測試數(shù)據(jù)，覆蓋程序中的4條路徑：（1）A=2，B=0，X=2（執(zhí)行路徑①②④，覆蓋條件組合①和⑤）（2）A=2，B=1，X=1（執(zhí)行路徑①③④，覆蓋條件組合②和⑥）（3）A=1，B=1，X=1（執(zhí)行路徑①③⑤，覆蓋條件組合④和⑧）（4）A=3，B=0，X=1（執(zhí)行路徑①②⑤，覆蓋條件組合①和⑧）258.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.3綜合測試策略前面介紹的軟件測試方法，各有所長。每種方法都能設(shè)計(jì)出一組有用的測試用例，用這組用例可能容易發(fā)現(xiàn)某種類型的錯誤，但可能不易發(fā)現(xiàn)另一種類型的錯誤。因此，對軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測試時，應(yīng)該聯(lián)合使用各種測試方法，形成綜合策略。通常是先用黑盒法設(shè)計(jì)基本的測試用例，再用白盒法補(bǔ)充一些必要的測試用例。具體方法如下：（1）在任何情況下都應(yīng)該使用邊界值分析方法。經(jīng)驗(yàn)表明，用這種方法設(shè)計(jì)出的測試用例暴露程序錯誤的能力最強(qiáng)。注意，應(yīng)該既包括輸入數(shù)據(jù)的邊界情況又包括輸出數(shù)據(jù)的邊界情況。（2）用等價類劃分法補(bǔ)充測試用例。（3）用錯誤推測法補(bǔ)充測試用例。（4）對照程序邏輯，檢查已經(jīng)設(shè)計(jì)出的測試用例的邏輯覆蓋程度，如果沒有達(dá)到所要求的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)當(dāng)再補(bǔ)充一些測試用例。（5）如果程序的功能說明中含有輸入條件的組合情況，則一開始就可選用因果圖法。268.3測試用例設(shè)計(jì)

8.3.4測試實(shí)例分析下面給出一個三角形分類程序的測試方案的設(shè)計(jì)。程序的功能是，讀入三個整數(shù)值代表三角形的三條邊的長度，程序判斷這三個值能否構(gòu)成三角形，如果能夠，則輸出三角形是等邊、等腰或任意三角形的分類信息。綜合使用邊界值分析、等價類劃分和錯誤推測等技術(shù)為此程序設(shè)計(jì)測試用例。278.4軟件測試步驟

8.4.1單元測試

單元測試也稱為模塊測試，是對軟件最小單元的測試，也是對程序模塊進(jìn)行正確性檢驗(yàn)的測試，其目的在于發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種差錯。

1．單元測試的步驟“測試環(huán)境”，如圖8.6所示。圖8.6單元測試的測試環(huán)境288.4軟件測試步驟

2．單元測試的內(nèi)容單元測試主要從以下5個方面進(jìn)行：（1）模塊接口測試（2）局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試（3）重要路徑測試（4）錯誤處理測試（5）邊界測試298.4軟件測試步驟

8.4.2組裝測試組裝測試也稱集成測試或聯(lián)調(diào)，是在單元測試的基礎(chǔ)上，將所有模塊按照軟件設(shè)計(jì)要求組裝成系統(tǒng)并進(jìn)行測試的過程。組裝測試主要通過檢查模塊間的結(jié)構(gòu)和通信發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的錯誤，通常采用黑盒測試方法。在組裝測試過程中，需要考慮如下幾個問題：在把各個模塊連接起來的時候，穿越模塊接口的數(shù)據(jù)是否會丟失。一個模塊的功能是否會對另一個模塊的功能產(chǎn)生不利的影響。各個子功能組合起來，能否達(dá)到預(yù)期要求的父功能。全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否有問題。單個模塊的誤差累積起來，是否會放大，以至于達(dá)到不能接受的程度。單個模塊的錯誤是否會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫錯誤。

308.4軟件測試步驟

通常有兩種模塊組裝方式。

1．非漸增式組裝方式

2．漸增式組裝方式（1）自頂向下的增殖組裝方式自頂向下的組裝過程如圖8.7。

圖8.7自頂向下的組裝過程318.4軟件測試步驟

（2）自底向上的增殖組裝方式自底向上的組裝過程如圖8.8。圖8.8自底向上的組裝過程328.4軟件測試步驟

（3）混合增殖式測試通常是把以上兩種方式結(jié)合起來進(jìn)行組裝和測試。①衍變和自頂向下的增殖測試：它的基本思想是強(qiáng)化對輸入/輸出模塊和引入新算法模塊的測試，并自底向上組裝成為功能相當(dāng)完整且相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，然后由父模塊開始自頂向下進(jìn)行增殖測試。②自底向上、自頂向下的增殖測試：它首先對含讀操作的子系統(tǒng)做自底向上的組裝和測試，然后對含寫操作的子系統(tǒng)做自頂向下的組裝與測試。③回歸測試：這種方式采取自頂向下的方式測試被修改的模塊及其子模塊，然后將這一部分視為子系統(tǒng)，再自底向上測試，以檢查該子系統(tǒng)與其上級模塊的接口是否適配。

338.4軟件測試步驟

8.4.3確認(rèn)測試確認(rèn)測試也稱有效性測試，目的是驗(yàn)證軟件的有效性，即驗(yàn)證軟件的功能、性能及其他特性是否與用戶的要求一致。軟件需求規(guī)格說明書明確規(guī)定了軟件的功能和性能要求，是確認(rèn)測試的基礎(chǔ)。

1．有效性測試

2．軟件配置審查

3．α測試和β測試

4．驗(yàn)收測試

5．確認(rèn)測試結(jié)果348.4軟件測試步驟

8.4.4系統(tǒng)測試所謂系統(tǒng)測試就是將通過驗(yàn)收測試的軟件作為基于整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個元素，與計(jì)算機(jī)硬件、外部設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、某些支持軟件、數(shù)據(jù)和人員等其他系統(tǒng)元素結(jié)合在一起，在實(shí)際使用環(huán)境下運(yùn)行，測試其能否協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)測試的目的是充分運(yùn)行系統(tǒng)，驗(yàn)證系統(tǒng)各部件是否都能正常工作并完成所賦予的任務(wù)。系統(tǒng)測試的測試用例應(yīng)根據(jù)需求說明書來設(shè)計(jì)。常見的系統(tǒng)測試主要有以下幾方面。（1）恢復(fù)測試（2）安全測試（3）強(qiáng)度測試（4）性能測試358.5軟件測試工具簡介

1．靜態(tài)分析程序

2．動態(tài)分析程序

3．?dāng)嘌蕴幚沓绦?/p>

4．測試數(shù)據(jù)生成程序

5．文件比較程序

6．性能測試工具368.6調(diào)試

8.6.1調(diào)試的目的和步驟軟件測試的目的是盡可能多地發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，而調(diào)試則是在進(jìn)行了成功的測試后才開始的工作。調(diào)試的目的是根據(jù)測試時發(fā)現(xiàn)的錯誤，找出錯誤的原因和具體位置，并改正錯誤，因此，調(diào)試也稱為糾錯或排錯。

8.6.2調(diào)試技術(shù)1．強(qiáng)行排錯（1）在程序中插入打印語句（2）運(yùn)行部分程序（3）借助于調(diào)試工具378.6調(diào)試

2．回溯法

3．歸納法

4．演繹法

5．對分法8.6.3調(diào)試原則1．查錯原則（1）注重用頭腦去分析思考與錯誤征兆有關(guān)的信息。（2）避免用試探法，最多只能把它當(dāng)做最后手段。（3）只能把調(diào)試工具當(dāng)做輔助手段來使用。388.6調(diào)試

2．回溯法

3．歸納法

4．演繹法

5．對分法8.6.3調(diào)試原則1．查錯原則（1）注重用頭腦去分析思考與錯誤征兆有關(guān)的信息。（2）避免用試探法，最多只能把它當(dāng)做最后手段。（3）只能把調(diào)試工具當(dāng)做輔助手段來使用。（4）避開死胡同。398.6調(diào)試

2．排錯原則（1）注意錯