基于新信息技術(shù)的軟件測(cè)試技術(shù) 課件 第1章 軟件測(cè)試概述

第1章軟件測(cè)試概述1.1軟件測(cè)試技術(shù)1.2軟件中的Bug1.3軟件測(cè)試的職業(yè)素質(zhì)與要求1.4軟件質(zhì)量管理與評(píng)估

1.1軟件測(cè)試技術(shù)

1.1.1行業(yè)背景

計(jì)算機(jī)是由硬件與軟件組成的。硬件，就像我們的基礎(chǔ)設(shè)置，是由專門的廠商去設(shè)計(jì)制造的，而軟件也是由專業(yè)的人員去開發(fā)測(cè)試的。

就軟件行業(yè)而言，如何提高軟件的質(zhì)量，一直是軟件生產(chǎn)活動(dòng)中的熱門話題。軟件測(cè)試工作對(duì)于尋找軟件系統(tǒng)中存在的缺陷、保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量以及降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有不可替代的作用。

1.1.2軟件測(cè)試的由來

1950年左右，軟件伴隨著第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的問世而誕生。

過去，軟件僅是由程序員編寫的，程序員不僅擔(dān)負(fù)著編寫代碼的工作，還肩負(fù)著程序代碼測(cè)試、保證代碼質(zhì)量的職責(zé)。實(shí)際上，程序員此時(shí)所做的測(cè)試工作并非真正意義上的軟件測(cè)試，他們所做的工作從本質(zhì)上來說應(yīng)該稱作“調(diào)試”。

通常軟件調(diào)試是在已知錯(cuò)誤的情況下，對(duì)軟件程序代碼做出的一系列檢查、校正的過程，而軟件測(cè)試則是在未知錯(cuò)誤的情況下，檢查程序代碼是否有問題的過程。測(cè)試與調(diào)試的區(qū)別在于，軟件測(cè)試是從軟件質(zhì)量保證的角度來檢查程序代碼是否有錯(cuò)誤，而調(diào)試則是為了解決當(dāng)前已知的錯(cuò)誤，調(diào)試活動(dòng)無法替代測(cè)試活動(dòng)。

軟件測(cè)試活動(dòng)的出現(xiàn)，解放了程序員，使程序員能夠?qū)Ｐ牡亻_發(fā)代碼、優(yōu)化算法，并能及時(shí)地修復(fù)測(cè)試人員所發(fā)現(xiàn)的代碼缺陷，提高其工作效率。同時(shí)，各司其職的分工方式，也更適合于當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展模式。

1.1.3軟件測(cè)試的定義

1．軟件測(cè)試常用術(shù)語

1)測(cè)試

測(cè)試是一項(xiàng)活動(dòng)，在這項(xiàng)活動(dòng)中某個(gè)系統(tǒng)或者其組成的部分將在特定的條件下運(yùn)行，結(jié)果將被觀察和記錄，并對(duì)系統(tǒng)或者組成部分進(jìn)行評(píng)價(jià)。

測(cè)試是一個(gè)或者多個(gè)測(cè)試用例的集合。

我們說的測(cè)試，若無特別說明，一般是指系統(tǒng)測(cè)試。

2)測(cè)試環(huán)境

測(cè)試環(huán)境是指為了完成軟件測(cè)試工作所必需的計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、歷史數(shù)據(jù)的總稱。

3)缺陷

軟件的缺陷(即Bug)指的是軟件中(包括程序和文檔)不符合用戶需求的問題。

4)測(cè)試用例

測(cè)試用例是為特定的目的而設(shè)計(jì)的一組測(cè)試輸入、執(zhí)行條件和預(yù)期的結(jié)果，用于測(cè)試某個(gè)程序路徑或核實(shí)是否滿足某個(gè)特定需求。

2．軟件測(cè)試定義

1972年，軟件測(cè)試領(lǐng)域先驅(qū)BillHetzel博士在美國(guó)的北卡羅萊納大學(xué)組織了歷史上第一次正式的關(guān)于軟件測(cè)試的會(huì)議。1973年他首先給出軟件測(cè)試的定義：“軟件測(cè)試就是建立一種信心，確信程序能夠按預(yù)期的設(shè)想運(yùn)行?！?983年他又將軟件測(cè)試的定義修改為：“評(píng)價(jià)一個(gè)程序和系統(tǒng)的特性或能力，并確定它是否達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。軟件測(cè)試就是以此為目的的任何行為?！倍x中的“設(shè)想”和“預(yù)期結(jié)果”其實(shí)就是我們現(xiàn)在所說的“用戶需求”。BillHetzel把軟件的質(zhì)量定義為“符合要求”。他認(rèn)為：測(cè)試方法是試圖驗(yàn)證軟件是“工作的”。所謂“工作的”就是指軟件的功能是按照預(yù)先的設(shè)想執(zhí)行的。

與上述觀點(diǎn)相反，GlenfordJ.Myers認(rèn)為應(yīng)該首先認(rèn)定軟件是有錯(cuò)誤的，然后用測(cè)試去發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯(cuò)。除此之外，Myers還給出了與測(cè)試相關(guān)的三個(gè)重要觀點(diǎn)：

(1)測(cè)試是為了證明程序有錯(cuò)，而不是證明程序無錯(cuò)。

(2)一個(gè)好的測(cè)試用例是在于它發(fā)現(xiàn)了以前未能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。

(3)一個(gè)成功的測(cè)試是發(fā)現(xiàn)了以前未發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤的測(cè)試。

簡(jiǎn)單地說，軟件測(cè)試就是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程。軟件測(cè)試是一個(gè)找錯(cuò)的過程，測(cè)試只能找出程序中的錯(cuò)誤，而不能證明程序無錯(cuò)。

1.1.4軟件測(cè)試的分類

1．按是否關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分

1)白盒測(cè)試

白盒測(cè)試也稱結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試，是指基于一個(gè)應(yīng)用代碼的內(nèi)部邏輯，即基于覆蓋全部代碼、分支、路徑、條件的測(cè)試，測(cè)試者知道產(chǎn)品內(nèi)部工作過程，可通過測(cè)試來檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部操作是否按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常進(jìn)行，按照程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)測(cè)試程序，檢驗(yàn)程序中的每條通路是否都能按預(yù)定要求正確工作。白盒測(cè)試的主要方法有邏輯驅(qū)動(dòng)、基路測(cè)試等，主要用于軟件驗(yàn)證。圖1.1是白盒測(cè)試的示例圖。

圖1.1白盒測(cè)試示例圖

2)黑盒測(cè)試

黑盒測(cè)試是指不依據(jù)程序內(nèi)部設(shè)計(jì)和代碼的任何知識(shí)，而僅基于需求和功能性所進(jìn)行的測(cè)試。黑盒測(cè)試也稱功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試，它是在已知產(chǎn)品所應(yīng)具有的功能的前提下，通過測(cè)試來檢測(cè)每個(gè)功能是否都能正常使用。在測(cè)試時(shí)，把程序看作一個(gè)不能打開的黑盒子，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，測(cè)試者在程序接口進(jìn)行測(cè)試，且只檢查程序功能是否可按照需求規(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，并且保持外部信息(如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件)的完整性。黑盒測(cè)試方法主要有等價(jià)類劃分、邊值分析、因果圖、錯(cuò)誤推測(cè)等。圖1.2是黑盒測(cè)試的示例圖。

圖1.2黑盒測(cè)試示例圖

“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(duì)軟件界面和軟件功能進(jìn)行測(cè)試。“黑盒”法是窮舉輸入測(cè)試，只有把所有可能的輸入都加以測(cè)試，才能以這種方法查出程序中所有的錯(cuò)誤。實(shí)際上其測(cè)試情況可能有無窮多個(gè)，不僅要測(cè)試所有合法的輸入，而且還要對(duì)那些不合法但是可能的輸入進(jìn)行測(cè)試。

2．按是否需要執(zhí)行被測(cè)軟件的角度劃分

按是否需要執(zhí)行被測(cè)軟件的角度，軟件測(cè)試可分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。靜態(tài)測(cè)試不運(yùn)行待測(cè)程序而應(yīng)用其他手段實(shí)現(xiàn)測(cè)試目的，如代碼審核；而動(dòng)態(tài)測(cè)試通過運(yùn)行被測(cè)試軟件來達(dá)到目的。

3．按階段劃分

1)單元測(cè)試

單元測(cè)試是對(duì)軟件中的基本組成單位進(jìn)行的測(cè)試，如一個(gè)模塊、一個(gè)過程等。單元測(cè)試是軟件動(dòng)態(tài)測(cè)試的最基本的部分，也是最重要的部分之一，其目的是檢驗(yàn)軟件基本組成單位的正確性。

一個(gè)軟件單元的正確性是相對(duì)于該單元的規(guī)約而言的。因此，單元測(cè)試以被測(cè)試單位的規(guī)約為基準(zhǔn)。

2)集成測(cè)試

集成測(cè)試是在軟件系統(tǒng)集成過程中所進(jìn)行的測(cè)試，其主要目的是檢查軟件單元之間的接口是否正確。通常是根據(jù)集成測(cè)試計(jì)劃，一邊將模塊或其他軟件單元組合成越來越大的系統(tǒng)，一邊運(yùn)行該系統(tǒng)，以分析測(cè)試所組成的系統(tǒng)是否正確，各組成部分是否合拍。集成測(cè)試的策略主要有自頂向下和自底向上兩種。

3)系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試是對(duì)已經(jīng)集成好的軟件系統(tǒng)進(jìn)行徹底的測(cè)試，以驗(yàn)證軟件系統(tǒng)的正確性和性能等是否滿足其規(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(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，因此系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)該按照測(cè)試計(jì)劃進(jìn)行，其輸入、輸出和其他動(dòng)態(tài)運(yùn)行行為應(yīng)該與軟件規(guī)約進(jìn)行對(duì)比。軟件系統(tǒng)測(cè)試方法很多，主要有功能測(cè)試、性能測(cè)試、隨機(jī)測(cè)試等。

4)驗(yàn)收測(cè)試

驗(yàn)收測(cè)試旨在向軟件的購(gòu)買者展示該軟件系統(tǒng)滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)的需求。它的測(cè)試數(shù)據(jù)通常是系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)的子集。所不同的是，驗(yàn)收測(cè)試常常有軟件系統(tǒng)的購(gòu)買者代表在現(xiàn)場(chǎng)，甚至是在軟件安裝使用的現(xiàn)場(chǎng)。驗(yàn)收測(cè)試是軟件在投入使用之前的最后測(cè)試。

1.1.5軟件測(cè)試技術(shù)的發(fā)展

1．軟件驗(yàn)證技術(shù)

軟件驗(yàn)證的目的用于證明軟件生命周期的各個(gè)階段以及各階段間的邏輯協(xié)調(diào)性和正確性。目前，軟件驗(yàn)證技術(shù)還只是適用于特殊用途的小型程序。

2．軟件靜態(tài)測(cè)試

目前，軟件測(cè)試正在逐漸地由對(duì)程序代碼的靜態(tài)測(cè)試向高層開發(fā)產(chǎn)品的靜態(tài)測(cè)試方向發(fā)展，如靜態(tài)分析工具的產(chǎn)生。靜態(tài)分析工具可以在不執(zhí)行程序的情況下，進(jìn)行類型分析、接口分析、輸入輸出規(guī)格說明分析等。

3．測(cè)試數(shù)據(jù)的選擇

在測(cè)試數(shù)據(jù)選擇方面，主要是對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行選擇，這對(duì)測(cè)試的成功與否有著重要的影響。

4．自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)

自動(dòng)化測(cè)試是軟件測(cè)試技術(shù)的最新發(fā)展方向，其主要的目標(biāo)是研究如何實(shí)現(xiàn)軟件測(cè)試的自動(dòng)化過程以及相關(guān)的一系列內(nèi)容，具體表現(xiàn)是集成化測(cè)試系統(tǒng)。它將多種測(cè)試工具融為一體，合成為功能強(qiáng)大的測(cè)試工具。

1.2軟件中的Bug

1.2.1軟件Bug的定義軟件Bug實(shí)際是軟件產(chǎn)品沒有達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，在軟件內(nèi)部存在的一種缺陷。通常情況下Bug不影響用戶和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，處于隱蔽狀態(tài)。當(dāng)Bug發(fā)生運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，輕者影響用戶使用，重者會(huì)構(gòu)成事故，造成損失或傷害。

1.2.2軟件Bug的類型

軟件Bug的類型可分為以下幾種：

(1)產(chǎn)品說明書中規(guī)定要做的事情，而軟件沒有實(shí)現(xiàn)。

(2)產(chǎn)品說明書中規(guī)定不要做的事情，而軟件卻實(shí)現(xiàn)了。

(3)產(chǎn)品說明書沒有提到的事情，而軟件卻實(shí)現(xiàn)了。

(4)產(chǎn)品說明書中沒有提到但是必須要做的事情，軟件卻沒有實(shí)現(xiàn)。

(5)軟件很難理解，很難去使用，速度超慢，測(cè)試人員站在最終用戶的角度看到的問題是平常的但不是正確的。

1.2.3軟件Bug的級(jí)別

軟件Bug的級(jí)別由高到低依次為：

(1)致命：數(shù)據(jù)被破壞、數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)崩潰、系統(tǒng)無法運(yùn)行。

(2)嚴(yán)重：處理結(jié)果不正確、流程不對(duì)、性能不能滿足要求。

(3)一般：不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。

(4)微?。阂恍┬栴}如有個(gè)別的錯(cuò)誤字、文字排版不整齊等。

(5)建議：功能正常，有改進(jìn)的空間。

1.2.4軟件Bug的產(chǎn)生

軟件Bug的產(chǎn)生原因如圖1.3所示。圖1.3軟件Bug產(chǎn)生原因示意圖

1.2.5軟件Bug的構(gòu)成

軟件Bug的構(gòu)成示意圖如圖1.4所示，具體構(gòu)成見表1-1。圖1.4軟件Bug構(gòu)成示意圖

1.2.6修復(fù)Bug的代價(jià)

在軟件開發(fā)周期的不同階段，修復(fù)一個(gè)Bug所需的成本差別非常之大。越是到了后期，修復(fù)Bug越困難，成本也就越高。從圖1.5中可以看出，在測(cè)試階段修復(fù)Bug的代價(jià)是設(shè)計(jì)開發(fā)階段的幾倍，而一旦產(chǎn)品上線，進(jìn)入維護(hù)期后，所需的代價(jià)更是設(shè)計(jì)開發(fā)階段的幾十倍。

圖1.5Bug修復(fù)成本示意圖

1.2.7Bug的影響

下面是歷史上發(fā)生的幾次Bug大事件：

(1)?1962年7月28日MarinerI空間探測(cè)器事件：MarinerI航空軟件的Bug導(dǎo)致火箭在發(fā)射時(shí)偏離了其預(yù)期軌道，最終導(dǎo)致在大西洋上空將整個(gè)火箭摧毀。

(2)?1995/1996年，致命的ping命令：由于缺乏對(duì)IP段組裝代碼的完整性檢查和錯(cuò)誤的執(zhí)行使得有可能通過從互聯(lián)網(wǎng)的任意位置發(fā)送惡意的“ping”數(shù)據(jù)報(bào)而攻擊多個(gè)操作系統(tǒng)，受明顯影響的大部分是運(yùn)行Windows的計(jì)算機(jī)，當(dāng)它們接收到數(shù)據(jù)報(bào)后，就會(huì)死鎖并進(jìn)入所謂的“藍(lán)屏死機(jī)”。這類攻擊也會(huì)影響很多使用Macintosh和Unix操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。

(3)?1993年Intel奔騰浮點(diǎn)指數(shù)除法事件：一個(gè)硅片上的錯(cuò)誤導(dǎo)致Intel高性能奔騰芯片在一段范圍內(nèi)計(jì)算浮點(diǎn)指數(shù)除法時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。例如4195835.0/3145727.0產(chǎn)生的是1.33374而不是1.33382，產(chǎn)生了0.00008的偏差。盡管該Bug僅僅影響了少數(shù)用戶，然而它卻成了整個(gè)公眾的噩夢(mèng)。估計(jì)流通中的300萬到500萬的芯片存在著這樣的缺陷。起初Intel僅僅為那些能夠證明他們確實(shí)有高精度計(jì)算需求的用戶提供了取代奔騰的芯片，最后Intel公司妥協(xié)為任何投訴的人提供替代芯片。該Bug給Intel最終造成了4.75億美元損失。

1.3軟件測(cè)試的職業(yè)素質(zhì)與要求

1.3.1軟件測(cè)試職業(yè)發(fā)展軟件測(cè)試職業(yè)規(guī)劃表如表1-2所示。

1.3.2軟件測(cè)試人員工作目標(biāo)與必備素質(zhì)

1．軟件測(cè)試人員工作目標(biāo)

軟件測(cè)試具體工作：

(1)測(cè)試和發(fā)現(xiàn)軟件中存在的軟件缺陷。軟件測(cè)試人員要使用各種測(cè)試技術(shù)和方法來測(cè)試及發(fā)現(xiàn)軟件中存在的軟件缺陷。測(cè)試技術(shù)主要分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試兩大類。

(2)測(cè)試工作需要貫穿整個(gè)軟件開發(fā)生命周期。完整的軟件測(cè)試工作包括單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。

(3)缺陷報(bào)告編寫及提交。測(cè)試人員將發(fā)現(xiàn)的缺陷編寫成正式的缺陷報(bào)告，提交給開發(fā)人員進(jìn)行缺陷的確認(rèn)和修復(fù)。

(4)軟件質(zhì)量分析。測(cè)試人員需要分析軟件質(zhì)量。

(5)測(cè)試計(jì)劃制訂。測(cè)試過程中，為了更好地組織與實(shí)施測(cè)試工作，測(cè)試負(fù)責(zé)人需要制訂測(cè)試計(jì)劃，包括測(cè)試資源、測(cè)試進(jìn)度、測(cè)試策略、測(cè)試方法、測(cè)試工具、測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)等。

(6)測(cè)試用例報(bào)告形成。

(7)自動(dòng)化測(cè)試工具引進(jìn)。

(8)測(cè)試水平提高。

2．軟件測(cè)試人員必備素質(zhì)

測(cè)試人員通常要具備以下一些素質(zhì)及技能。

1)計(jì)算機(jī)專業(yè)技能

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專業(yè)技能是測(cè)試工程師應(yīng)該必備的一項(xiàng)素質(zhì)，這是做好測(cè)試工作的前提條件。

(1)測(cè)試專業(yè)技能。

(2)軟件編程技能。

(3)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等知識(shí)。

作為一名測(cè)試人員，盡管不能精通所有的知識(shí)，但要想做好測(cè)試工作，應(yīng)該盡可能地學(xué)習(xí)更多的與測(cè)試工作相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。

2)行業(yè)知識(shí)

所謂行業(yè)，主要是指測(cè)試人員所在企業(yè)涉及的領(lǐng)域。例如，很多IT企業(yè)從事石油、電信、銀行、電子政務(wù)、電子商務(wù)等行業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。行業(yè)知識(shí)即專業(yè)業(yè)務(wù)知識(shí)，是測(cè)試人員做好測(cè)試工作的又一個(gè)前提條件。只有深入了解了產(chǎn)品的業(yè)務(wù)流程，才可以判斷開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)的功能是否正確。

3)個(gè)人素養(yǎng)

作為一名優(yōu)秀的測(cè)試工程師，首先要對(duì)測(cè)試工作有興趣，因?yàn)闇y(cè)試工作多數(shù)比較枯燥。

(1)專心：主要指測(cè)試人員在執(zhí)行測(cè)試任務(wù)的時(shí)候不可一心二用。

(2)細(xì)心：主要指進(jìn)行測(cè)試工作時(shí)要認(rèn)真，不可以忽略細(xì)節(jié)。

(3)耐心：很多測(cè)試工作有時(shí)候顯得非?？菰铮枰艽蟮哪托牟趴梢宰龊?。

(4)責(zé)任心：責(zé)任心是做好工作必備的素質(zhì)之一，測(cè)試工程師更應(yīng)該高度負(fù)責(zé)。

(5)自信心：自信心是目前多數(shù)測(cè)試工程師都缺少的一項(xiàng)素質(zhì)，尤其在面對(duì)測(cè)試開發(fā)等工作時(shí)，往往認(rèn)為自己做不到。

1.4軟件質(zhì)量管理與評(píng)估

1.4.1軟件質(zhì)量的定義1979年，F(xiàn)isher和Light將軟件質(zhì)量定義為：表征計(jì)算機(jī)系統(tǒng)卓越程度的所有屬性的集合。1982年，F(xiàn)isher和Baker將軟件質(zhì)量定義為：軟件產(chǎn)品滿足明確需求一組屬性的集合。20世紀(jì)90年代，Norman、Robin等將軟件質(zhì)量定義為：表征軟件產(chǎn)品滿足明確的和隱含的需求的能力的特性或特征的集合。

994年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織公布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8042將軟件質(zhì)量定義為：反映實(shí)體滿足明確的和隱含的需求的能力的特性的總和。

綜上所述，軟件質(zhì)量是產(chǎn)品、組織和體系或過程的一組固有特性，反映它們滿足顧客和其他相關(guān)方面要求的程度。

GB/T11457—2006《軟件工程術(shù)語》中定義軟件質(zhì)量為：

(1)軟件產(chǎn)品中能滿足給定需要的性質(zhì)和特性的總體。

(2)軟件具有所期望的各種屬性的組合程度。

(3)顧客和用戶覺得軟件滿足其綜合期望的程度。