自動(dòng)化軟件測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、從計(jì)算機(jī)的誕生開(kāi)始，人們對(duì)程序正確性的追求就一直沒(méi)有停止過(guò)。軟件測(cè)試正好可以幫助人們確定和保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，提高使用者對(duì)軟件產(chǎn)品的信心。但是，軟件測(cè)試同時(shí)也是一項(xiàng)非常困難和復(fù)雜的工作。無(wú)論從測(cè)試時(shí)間的花銷(xiāo)和測(cè)試資源的耗費(fèi)上都達(dá)到了整個(gè)軟件項(xiàng)目的50％以上。因此，軟件測(cè)試一直都是軟件工程中相當(dāng)活躍的研究領(lǐng)域，提高軟件測(cè)試的性能和效率，對(duì)于軟件工程具有非常重要的價(jià)值。 從上世紀(jì)70年代以來(lái)，伴隨著軟件工程的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)化的軟件測(cè)試

2、技術(shù)和方法的研究也隨之不斷地發(fā)展。軟件測(cè)試從最初的靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)調(diào)試等簡(jiǎn)單的個(gè)體查錯(cuò)行為逐漸發(fā)展成為形式化、系統(tǒng)化的工程行為。各種形式化的證明與驗(yàn)證技術(shù)用于確保程序的正確性，大量的統(tǒng)計(jì)方法也被應(yīng)用于軟件測(cè)試，以評(píng)測(cè)軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件系統(tǒng)的可靠性。隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)軟件系統(tǒng)的測(cè)試也變得更加困難和復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工測(cè)試的局限性也越來(lái)越明顯。軟件測(cè)試技術(shù)的研究需要有革新性的發(fā)展。自動(dòng)化軟件測(cè)試技術(shù)正是在這樣

3、的背景下受到了密切的關(guān)注，成為近年來(lái)軟件測(cè)試的重要研究方向。 自動(dòng)化軟件測(cè)試技術(shù)可以克服傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的許多問(wèn)題。自動(dòng)化測(cè)試所依據(jù)的是一套嚴(yán)密的測(cè)試法則和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，具有完整的自動(dòng)測(cè)試過(guò)程。因此，它可以避免測(cè)試人員慣性思維所導(dǎo)致的測(cè)試疏漏，也可減少由于手工測(cè)試中繁復(fù)的重復(fù)工作所導(dǎo)致的人為差錯(cuò)。同時(shí)，自動(dòng)測(cè)試是嚴(yán)密控制的測(cè)試步驟，易于實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤信息的追蹤和場(chǎng)景的再現(xiàn)。另外，自動(dòng)測(cè)試所帶來(lái)的簡(jiǎn)便性，高效性無(wú)疑都能給測(cè)試分析人員提供極大的便

4、利。因此，自動(dòng)測(cè)試技術(shù)已成為提高測(cè)試效率，保證測(cè)試有效性的重要研究?jī)?nèi)容。軟件工程中，針對(duì)軟件的CMM模型，曾經(jīng)有對(duì)應(yīng)的TMM測(cè)試模型。隨著自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的研究發(fā)展，已經(jīng)為不同的TMM測(cè)試級(jí)別形成了相應(yīng)的自動(dòng)化軟件測(cè)試等級(jí)。自動(dòng)化的測(cè)試管理配置工具，以及各種自動(dòng)測(cè)試方法被應(yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)生命周期中的各個(gè)階段，極大地提高了測(cè)試的效率，減少了測(cè)試資源的開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)省了測(cè)試人員的占用，大大地縮短了測(cè)試的周期。如今，自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的理論研究和工程應(yīng)用相結(jié)

5、合，正顯現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，具有重要的理論意義和非常有價(jià)值的現(xiàn)實(shí)意義。 本文工作中主要的創(chuàng)新性研究成果和貢獻(xiàn)如下： (1)提出了面向程序結(jié)構(gòu)測(cè)試的一體化自動(dòng)測(cè)試框架模型。在實(shí)際的軟件工程應(yīng)用中，由于軟件測(cè)試具有很強(qiáng)的針對(duì)性，各種測(cè)試活動(dòng)往往難以制定為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)行為，為滿足特定的測(cè)試目標(biāo)，需要有效組織多種不同的測(cè)試活動(dòng)。這使得設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的高效的自動(dòng)測(cè)試框架模型變得困難。自動(dòng)測(cè)試框架模型可看作是組織和聯(lián)系各個(gè)測(cè)試活動(dòng)的容

6、器，設(shè)計(jì)良好的自動(dòng)測(cè)試框架模型，不僅能為各種測(cè)試活動(dòng)提供很好地支持，具有較好的擴(kuò)展性和兼容性；同時(shí)，應(yīng)該能夠適應(yīng)不同測(cè)試目標(biāo)的需求，盡量發(fā)揮不同測(cè)試活動(dòng)的特點(diǎn)和性能。本文所提出的測(cè)試框架模型考慮到測(cè)試策略的動(dòng)態(tài)性，根據(jù)測(cè)試策略對(duì)測(cè)試活動(dòng)進(jìn)行調(diào)配，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。同時(shí)，該模型可盡量提供對(duì)不同測(cè)試活動(dòng)的支持，以及對(duì)不同自動(dòng)測(cè)試活動(dòng)的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展，尤其對(duì)自動(dòng)化測(cè)試用例技術(shù)的支持，具有較好的可操作性。 (2)對(duì)自動(dòng)化測(cè)試用例的生成技術(shù)進(jìn)行

7、了深入的研究后，針對(duì)不同的測(cè)試策略，設(shè)計(jì)了不同的測(cè)試用例自動(dòng)生成的實(shí)現(xiàn)方法。在基于程序功能的測(cè)試用例自動(dòng)生成中，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于程序規(guī)則說(shuō)明和決策表技術(shù)的測(cè)試用例自動(dòng)生成方法，從功能覆蓋角度指導(dǎo)測(cè)試用例的自動(dòng)生成。該研究中，針對(duì)功能測(cè)試中缺乏確定和公認(rèn)的測(cè)試充分性判定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致難以保證自動(dòng)測(cè)試的充分性和完備性的問(wèn)題，使用測(cè)試條件決策表技術(shù)用于指導(dǎo)測(cè)試用例的自動(dòng)生成。該方法確保了針對(duì)功能的測(cè)試用例生成的完備性，有效解決了前述的自動(dòng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

8、問(wèn)題。 (3)在基于程序結(jié)構(gòu)的測(cè)試用例自動(dòng)生成研究中，設(shè)計(jì)了使用遺傳算法的測(cè)試用例自動(dòng)生成方法。該方法是一種面向目標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，其目標(biāo)是為了生成能夠均勻覆蓋程序各條動(dòng)態(tài)執(zhí)行路徑的測(cè)試用例。程序的靜態(tài)控制路徑作為參照基礎(chǔ)，并以路徑信息將測(cè)試用例空間進(jìn)行等價(jià)類(lèi)劃分，以等價(jià)類(lèi)中的元素?cái)?shù)量設(shè)計(jì)測(cè)試用例的適應(yīng)度函數(shù)。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)測(cè)試用例的整適度，可抑制冗余測(cè)試用例的生成，同時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)可觸發(fā)不易發(fā)生路徑的測(cè)試用例生成?？捎行П苊庥捎跍y(cè)試用例空

9、間分布不均勻性所導(dǎo)致的測(cè)試冗余或測(cè)試不充分情況，有效地提高了測(cè)試用例自動(dòng)生成的效率。 (4)研究啟發(fā)式學(xué)習(xí)算法在自動(dòng)測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用，針對(duì)路徑CSP的自動(dòng)求解設(shè)計(jì)了改進(jìn)的前向檢測(cè)算法。算法結(jié)合了邊界測(cè)試數(shù)據(jù)選取技術(shù)和寬度優(yōu)先的二叉樹(shù)搜索技術(shù)，可以完成對(duì)實(shí)數(shù)域空間的有限數(shù)據(jù)集選取，但同時(shí)保證去處的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致解遺漏的幾率低于特定的水平。再通過(guò)對(duì)該有限集合采用寬度優(yōu)先的二叉樹(shù)搜索方法，提高了問(wèn)題的求解速度。軟件測(cè)試中，為了檢測(cè)程序中

10、可能存在的不可達(dá)指令代碼，需要對(duì)程序的動(dòng)態(tài)執(zhí)行路徑進(jìn)行分析，將程序指令的可達(dá)性測(cè)試表示成關(guān)于該指令所在路徑的限制滿足問(wèn)題，則自動(dòng)測(cè)試過(guò)程就對(duì)應(yīng)了為對(duì)路徑CSP的自動(dòng)求解。因此，這種方法可有效解決自動(dòng)化指令可達(dá)性。 (5)將有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)模型應(yīng)用于建立自動(dòng)化測(cè)試模型。本文應(yīng)用該模型對(duì)TCP協(xié)議服務(wù)端進(jìn)行檢測(cè)，使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移序列的安全路徑和臨界循環(huán)路徑以及時(shí)鐘檢測(cè)技術(shù)，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的安全性，是一種較為底層的驗(yàn)證模型。在實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)