軟件單元測試淺議

陳晶晶

（龍巖學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，福建龍巖364000）

軟件單元測試淺議

陳晶晶

（龍巖學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，福建龍巖364000）

本文首先介紹了單元測試的概念，闡述了單元測試的目的，然后著重分析了單元測試的重要性和實(shí)施現(xiàn)狀，最后對單元測試技術(shù)的未來進(jìn)行了展望.

單元測試；軟件錯誤；軟件質(zhì)量

1 引言

在當(dāng)今信息化的時代背景下，軟件的使用越來越普及和深化.伴隨著現(xiàn)代軟件規(guī)模的日益擴(kuò)大，軟件的復(fù)雜程度也越來越大.這意味著在軟件的開發(fā)過程中可能存在很多問題，甚至是未發(fā)現(xiàn)的問題.由于有問題存在而難以解決或者是存在而未發(fā)現(xiàn)的問題，軟件在使用和開發(fā)的過程中輕則可能導(dǎo)致費(fèi)用失控、進(jìn)度延遲、執(zhí)行代碼臃腫、低效，重則可能導(dǎo)致整個軟件項目的失敗.因此，如何提高軟件質(zhì)量，保證軟件運(yùn)行的安全性是軟件行業(yè)一直在探討和關(guān)注的問題.高質(zhì)量的軟件開發(fā)技術(shù)將是未來軟件業(yè)的追求，而單元測試正是確保高質(zhì)量軟件的關(guān)鍵技術(shù)之一[1].

2 單元測試的概念

從軟件設(shè)計的思想上來說，軟件設(shè)計思想可以分為面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)思想和面向過程的軟件開發(fā)思想.但是不論是用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)思想還是用面向過程寫出來的程序，它們都可以劃分為若干個相對獨(dú)立的軟件單元，因此，軟件單元是構(gòu)成軟件的最小單位.在面向?qū)ο箝_發(fā)的程序中，最小軟件單元是類，而在面向過程開發(fā)的程序中，最小軟件單元是函數(shù).可見，單元測試實(shí)質(zhì)上是將軟件劃分為若干個獨(dú)立的測試單元進(jìn)行隔離測試，它是軟件開發(fā)過程中最低級別的測試活動.在軟件生命周期V模型中，它的依據(jù)是詳細(xì)設(shè)計說明書[2].

3 單元測試的目的

單元測試是軟件測試中的一種，IEEE對軟件測試的定義為，使用人工或自動手段來運(yùn)行或評價某個系統(tǒng)或系統(tǒng)部件的過程，其目的在于檢驗它是否滿足規(guī)定的需求；或是弄清楚預(yù)期結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間的差別.這個定義明確的說明了軟件測試目的，即檢驗所設(shè)計的軟件能否滿足設(shè)計時的需求，這也是單元測試的目的.通過確保軟件設(shè)計中最小單元的正確性來提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量.

4 單元測試的重要性

軟件錯誤是不可避免的[3].因為軟件是人編寫的，凡是由人編寫的軟件都不可能是完美無暇的，只能是無限的逼近完美.所以問題的關(guān)鍵就在于如何去避免錯誤的產(chǎn)生和糾正已經(jīng)產(chǎn)生的錯誤.具體來說，引起軟件錯誤的原因有[4]：（1）交流上面的誤解或者是根本不進(jìn)行交流；（2）軟件的復(fù)雜性；（3）程序設(shè)計錯誤；（4）需求發(fā)生變化；（5）時間壓力；（6）代碼文檔匱乏；（7）軟件開發(fā)工具中的錯誤.曾經(jīng)有些觀點(diǎn)認(rèn)為較好的程序開發(fā)語言可以解決這些問題，但是從程序開發(fā)語言的發(fā)展進(jìn)程來看，較好的程序開發(fā)語言確實(shí)在一定程度上提高了軟件開發(fā)效率并且也解決了一些難題.不過在軟件可靠性的問題上，它所起的作用甚小.事實(shí)上，對于軟件來講，還沒有像銀彈那樣的東西[5].不論采用什么技術(shù)，軟件中仍然會有錯誤.采用新的語言、先進(jìn)的開發(fā)方式、完善的開發(fā)過程，可以減少錯誤的引入，但是不可能完全杜絕軟件中的錯誤，這些引入的錯誤需要通過測試將其找出來，軟件中的錯誤密度也需要測試來評估[6].因此單元測試在整個軟件開發(fā)過程中是非常重要的，它是所有軟件測試的第一個環(huán)節(jié)，也是最基本的一個環(huán)節(jié).同時，單元測試也是唯一一次能夠保證代碼覆蓋率達(dá)到100%的測試，這樣可以防止開發(fā)后期因bug過多或是加入新功能導(dǎo)致的程序框架改變而引起的失控.下圖是微軟公司統(tǒng)計的各種測試的數(shù)據(jù)圖[7]：

圖1 測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計

從微軟公司的統(tǒng)計圖中不難看出，事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制.在測試中捕捉錯誤，定位問題的最佳時機(jī)應(yīng)該是在項目開發(fā)的早期.并且修正一個軟件錯誤所需的費(fèi)用將隨著軟件生命周期的進(jìn)展而上升，錯誤發(fā)現(xiàn)的越晚，修正它所需的費(fèi)用就越高.需要強(qiáng)調(diào)的是，測試是一個貫穿于軟件項目開發(fā)的持續(xù)過程，在軟件生命周期中需要運(yùn)行多種測試，充分發(fā)揮不同測試的優(yōu)點(diǎn).

5 單元測試的實(shí)施現(xiàn)狀

單元測試是目前軟件測試中研究的熱點(diǎn)問題，許多學(xué)者提出了大批的測試方法和測試?yán)碚?John Watkins在《An Off-the-Shelf software Testing Process》中提出了軟件單元測試通常覆蓋的區(qū)域，執(zhí)行單元測試應(yīng)該遵循的基本方法等.但是總的來說，這些理論缺乏實(shí)際的工程解決方案.從軟件組織對單元測試的實(shí)施現(xiàn)狀來看，許多軟件開發(fā)組織存在以下問題：

（1）沒有單元測試，或單元測試不徹底.

（2）單元測試大多依賴手工進(jìn)行，沒有有效的自動化測試工具，導(dǎo)致軟件測試效率低下，測試周期長，不能在軟件開發(fā)的各個周期完整測試.

（3）測試驅(qū)動難以編寫、測試程序難以管理、軟件單元難以介定[8].

針對這些問題，有些廠家推出了一系列的單元測試工具.其中包括，Purify,CPPUnit,NUnit，junit等.這些工具的推出有效的推動了單元測試的實(shí)施.

6 總結(jié)與展望

雖然極限化編程方法和測試驅(qū)動開發(fā)的興起使得單元測試的應(yīng)用受到了更多的重視，但是從發(fā)展的眼光來看，未來不論是公司還是研究機(jī)構(gòu)，在軟件的開發(fā)過程中廣泛的使用自動化單元測試技術(shù)還是有一定難度的，因為它需要測試人員具有相當(dāng)豐富的軟件測試和開發(fā)經(jīng)驗.不過，相信隨著軟件測試?yán)碚摰陌l(fā)展和各種自動化單元測試工具的逐漸成熟，軟件單元測試將在未來取得長足的發(fā)展.

〔1〕陳占華.軟件單元測試[J].無線電通信技術(shù), 2003，5(5):50-51.

〔2〕John Watkins.實(shí)用軟件測試過程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：10-20.

〔3〕James A.Whittaker.實(shí)用軟件測試指南[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003：51-70.

〔4〕John D.McGregor David A.sykes.面向?qū)ο蟮能?/p>

件測試.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：65-80.〔5〕Ron Patton.軟件測試.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：70-79.

〔6〕陳和平.面向?qū)ο蟮淖詣踊瘑卧獪y試[D].武漢理工大學(xué)，2004.

〔7〕陳靜.單元測試在軟件開發(fā)過程中的作用.艦船電子對抗，2006（6）.

〔8〕肖波.通訊系統(tǒng)嵌入式平臺下的單元測試技術(shù)研究[D].華東師范大學(xué),2006.

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