基于.NET平臺(tái)GUI自動(dòng)化測(cè)試框架的設(shè)計(jì)

段 瑩，郭利剛

(武漢理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430063)

軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量的有效手段。目前，在GUI自動(dòng)化測(cè)試中，很多軟件體系都采用錄制回放技術(shù)。這種技術(shù)要求測(cè)試者通過鼠標(biāo)和鍵盤的點(diǎn)擊進(jìn)行工作，腳本記錄事件，然后以自動(dòng)化測(cè)試的方式進(jìn)行回放。記錄下來的測(cè)試腳本必須經(jīng)過編輯和調(diào)試之后插入驗(yàn)證和檢查點(diǎn)。產(chǎn)生的腳本通常是硬編碼，需要測(cè)試人員對(duì)腳本進(jìn)行編輯以及參數(shù)化操作。同時(shí)，界面元素屬性的任何變化都會(huì)影響腳本的運(yùn)行，有時(shí)甚至需要重新錄制腳本。

1.NET中的反射機(jī)制

通常，應(yīng)用程序(包括桌面程序和Web應(yīng)用)都由一些基本的界面控件組成，所有的軟件指令都是通過控件以事件或消息的形式傳遞給后臺(tái)處理。GUI自動(dòng)化測(cè)試的本質(zhì)是對(duì)GUI中的控件元素提供編程手段[2]。在基于GUI對(duì)象識(shí)別和控制的自動(dòng)化測(cè)試工具中，過去一直依賴于Windows API函數(shù)的調(diào)用。而隨著新的編程語言和平臺(tái)的出現(xiàn)，涌現(xiàn)了很多新的語言特性，這些語言特性可用于自動(dòng)化測(cè)試工具的設(shè)計(jì)，例如反射機(jī)制就是其中一項(xiàng)技術(shù)。

反射(Reflection)是.NET中的重要機(jī)制，通過反射可以在運(yùn)行時(shí)獲得.NET中每一個(gè)類型(包括類、結(jié)構(gòu)、委托、接口和枚舉等)的成員，包括方法、屬性、事件及構(gòu)造函數(shù)等，還可以獲得每個(gè)成員的名稱、限定符和參數(shù)等。如果獲得了構(gòu)造函數(shù)的信息，即可直接創(chuàng)建對(duì)象，即使這個(gè)對(duì)象的類型在編譯時(shí)還不知道。程序集包含模塊，而模塊包含類型，類型又包含成員，反射則提供了封裝程序集、模塊和類型的對(duì)象?？梢允褂梅瓷鋭?dòng)態(tài)地創(chuàng)建類型的實(shí)例，將類型綁定到現(xiàn)有對(duì)象或從現(xiàn)有對(duì)象中獲取類型，然后調(diào)用類型的方法或訪問其字段和屬性[3]。

2 框架的整體設(shè)計(jì)

自動(dòng)化測(cè)試框架的搭建基本上占了整個(gè)自動(dòng)化測(cè)試工作量的40%，是自動(dòng)化測(cè)試實(shí)施的一個(gè)重要組成部分。軟件自動(dòng)化框架從本質(zhì)看是一系列的策略思想、規(guī)范文件和代碼的集合。本文提出一種改進(jìn)的輕量級(jí)的GUI自動(dòng)化測(cè)試框架，該框架可以幫助用戶避免當(dāng)前測(cè)試工具出現(xiàn)的缺陷。此框架將具備以下五個(gè)特性：GUI控件自動(dòng)搜索、自動(dòng)生成和執(zhí)行測(cè)試腳本、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的原則、測(cè)試的自動(dòng)驗(yàn)證、使用編程語言開發(fā)。框架的整體設(shè)計(jì)如圖1所示。從圖1可以看出，該框架讓測(cè)試人員從繁重的錄制工作中解放出來，將更多的時(shí)間和精力集中在測(cè)試用例的設(shè)計(jì)中。

3 框架具體開發(fā)

3.1 加載被測(cè)試程序

為了測(cè)試GUI應(yīng)用程序，必須在測(cè)試工具中運(yùn)行被測(cè)程序使兩個(gè)程序交互。使用Assembly定義和加載程序集，加載在程序集清單中列出模塊，并從此程序集中查找類型，創(chuàng)建該類型的實(shí)例。為了使這兩個(gè)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)交互，必須通過多線程機(jī)制實(shí)現(xiàn)。下面是通過反射加載被測(cè)程序的核心代碼[4]：

3.2 GUI控件搜索

大部分自動(dòng)化功能測(cè)試工具，尤其是商業(yè)的測(cè)試工具，都是基于GUI對(duì)象識(shí)別技術(shù)設(shè)計(jì)的?；舅枷胧敲總€(gè)基于窗體的控件都是一個(gè)窗體，每個(gè)控件或窗體都有一個(gè)句柄來進(jìn)行訪問、操作和檢查。

實(shí)現(xiàn)GUI測(cè)試自動(dòng)化的困難之一是測(cè)試工具并不知道被測(cè)程序中存在哪些GUI部件。錄制回放工具使用手工錄制過程暫時(shí)解決了這一問題。Win32 API中封裝了很多可用于自動(dòng)化測(cè)試編程的函數(shù)，這些函數(shù)可在編程語言進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試編程。本文的自動(dòng)化GUI測(cè)試工具將采用Win32 API對(duì)被測(cè)程序進(jìn)行自動(dòng)、系統(tǒng)、全面的控件搜索。實(shí)現(xiàn)該搜索將用到Win32 API中封裝的可用于自動(dòng)化測(cè)試編程的函數(shù)，包括：GetWindowRect、mou se_event、GetCursorPos 和 WindowFrom-Point函數(shù)等。GetWindowRect函數(shù)返回指定窗口的邊框矩形的尺寸。該尺寸以相對(duì)于屏幕坐標(biāo)左上角的屏幕坐標(biāo)給出。通過使用這個(gè)函數(shù)可以計(jì)算出窗口的寬度和高度。mouse_event函數(shù)能模擬鼠標(biāo)擊鍵和鼠標(biāo)動(dòng)作。GetCursorPos函數(shù)檢取光標(biāo)的位置，并以屏幕坐標(biāo)來表示。使用WindowFromPoint函數(shù)能獲得包含指定點(diǎn)的控件的句柄。一旦得到了窗口的句柄，就能得到控件的文本、類名以及父窗口的句柄。為了對(duì)界面進(jìn)行徹底的控件搜索，該框架將使用嵌套循環(huán)，從界面的左上角到界面的右下角依次移動(dòng)鼠標(biāo)進(jìn)行控件識(shí)別，并將結(jié)果保存到對(duì)象庫(kù)中[5]。

該模塊實(shí)現(xiàn)的偽代碼如下：

通過對(duì)界面的徹底搜索，可以得出控件的句柄、文本、類名、父窗體的句柄以及GUI控件間的層次關(guān)系。

3.3 生成測(cè)試用例

實(shí)現(xiàn)GUI測(cè)試自動(dòng)化的另一個(gè)問題是測(cè)試工具不能按事件發(fā)生的順序來選擇和操作控件。傳統(tǒng)的測(cè)試工具通過錄制的方法記錄程序運(yùn)行的順序，但是這種機(jī)制存在很多限制。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)化測(cè)試框架的思路是經(jīng)過界面控件的徹底搜索后，控件的詳細(xì)信息會(huì)保持到對(duì)象庫(kù)中。此時(shí)，測(cè)試人員可以通過測(cè)試用例的輸入/輸出模塊來編寫測(cè)試用例。該模塊是一個(gè)可視化編輯器。測(cè)試用例編輯器從對(duì)象庫(kù)中導(dǎo)入對(duì)象信息，該模塊根據(jù)測(cè)試用例設(shè)計(jì)人員的操作順序自動(dòng)產(chǎn)生事件的順序并將測(cè)試步驟保存到XML文件中。按事件發(fā)生的順序存儲(chǔ)的相關(guān)事件可以形成一個(gè)測(cè)試場(chǎng)景。測(cè)試用例編寫者可以對(duì)產(chǎn)生的測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行編輯，改變測(cè)試步驟的順序或者添加更多的事件。測(cè)試運(yùn)行模塊將會(huì)從XML文件中讀取測(cè)試用例，按事件的順序執(zhí)行相應(yīng)的操作。

3.4 執(zhí)行并驗(yàn)證測(cè)試

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的原則，在測(cè)試用例產(chǎn)生之后，測(cè)試用例文件驅(qū)動(dòng)測(cè)試的執(zhí)行。不同的控件類型將從測(cè)試類庫(kù)中調(diào)用不同的測(cè)試執(zhí)行方法。該模塊采用反射機(jī)制來模擬用戶的操作。反射提供了延遲綁定，能模擬用戶的常用操作，如編輯控件文本、單擊按鈕等。調(diào)用控件的事件方法的關(guān)鍵是要用到反射中的MethodInfo.Invoke方法。如果沒有潛在的其他問題，可以像下面這樣調(diào)用控件的事件方法：

注意在調(diào)用該方法時(shí)要充分考慮線程的問題。該方法不是從被測(cè)應(yīng)用程序運(yùn)行的線程被調(diào)用的，而是從測(cè)試工具本身的主線程中被調(diào)用的。因此，應(yīng)該通過調(diào)用Form.Invoke方法間接運(yùn)行MethodInfo.Invoke方法[4]。

驗(yàn)證測(cè)試過程中，為了得到控件的屬性或字段信息，將 用 到 反 射 中 的 Form.GetType、Type.GetField、FieldInfo.GetValue、PropertyInfo.GetValue等方法。通過比較測(cè)試用例的預(yù)期結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果來決定測(cè)試結(jié)果。然后將測(cè)試用例的編號(hào)、預(yù)期結(jié)果、實(shí)際結(jié)果以及時(shí)間信息保存到XML文件中，同時(shí)可采用XSLT方式將測(cè)試結(jié)果以更友好的方式展現(xiàn)出來。

3.5 使用Windows調(diào)度程序

測(cè)試人員可能希望測(cè)試工具能在指定時(shí)間自動(dòng)地運(yùn)行測(cè)試，例如晚上11：00點(diǎn)。這樣，整個(gè)測(cè)試工作可以在下班之后進(jìn)行，到第二天就能看到測(cè)試運(yùn)行的結(jié)果。事實(shí)上，Microsoft都包含一個(gè)能在給定時(shí)間執(zhí)行命令的程序。當(dāng)前版本中，這個(gè)程序是Scheduled Tasks，位于控制面板上。打開這個(gè)文件夾，會(huì)看到Add Scheduled Task圖標(biāo)，單擊它可以啟動(dòng)向?qū)?。有一個(gè)重要的選項(xiàng)是Task選項(xiàng)卡上的Run文本框，如圖2所示。可以在該文本框中添加相應(yīng)的參數(shù)來完成自動(dòng)化測(cè)試[6]。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)輕量級(jí)的GUI自動(dòng)化測(cè)試框架，該框架可以系統(tǒng)、全面、主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)控件搜索，避免了傳統(tǒng)測(cè)試工具中繁重的錄制過程。界面控件的任何改變也不會(huì)影響測(cè)試腳本的運(yùn)行。該框架讓測(cè)試人員從繁瑣的錄制工作、測(cè)試腳本的編輯和驗(yàn)證點(diǎn)的插入工作中解放出來，使測(cè)試人員能將更多的時(shí)間和精力集中到測(cè)試用例的設(shè)計(jì)中。

[1]BECK K.Test driven development：by example[M].Addison-Wesley Professional，2002.

[2]DUSTIN E， RASHKA J， PAUL J.Automated software testing introduction， management， and performance[M].Boston addison Wesley，1999.

[3]柳勝.軟件自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]ZHOU R Z，WEI Z K.Study on Application of.NET Reflection in Automated Testing[J].ICACT， 2010，7-10：(797-800).

[5]MCCAFFREY J D..NET test automation recipes：a problem-solution approach[M].Apress，2006.

[6]LI K L， WU M Q.Effective GUI testing automation：developing an automated GUI testing tool[M].王軼昆，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[7]ROOT R， SWEENEY M R.A tester’s guide to.NET Programming[M].楊浩，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2007：279-280.