擴展的WW測試模型及其在城軌ATCATC系統(tǒng)中的應用

賈曉哲(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

1 測試模型簡介

1.1 V模型

1970年W inston Royce提出了著名的“瀑布開發(fā)模型”[1]，它將軟件生命周期劃分為制定計劃、需求分析、軟件設計、程序編寫、軟件測試和運行維護等6個基本活動，并且規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，這種模型的開發(fā)安全性高且易于管理，但是它所需要的時間較長，而且如果產品需求稍做變更，會導致后面的幾個階段也要進行更改,同時它把測試過程作為在需求分析、概要設計、詳細設計及編碼之后的一個階段，這樣會導致開發(fā)早期的錯誤可能要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn)，其帶來的后果是嚴重的。

Pau l R ook在80年代后期提出了V模型針對瀑布模型對軟件測試過程進行了補充[2]，如圖1所示。

V模型最早提出測試并不是一個事后彌補行為，而是一個同開發(fā)過程同樣重要的過程,同時它明確的表明測試過程的各個階段及其和開發(fā)過程期間

賈曉哲，男,碩士畢業(yè)于北京交通大學，系統(tǒng)工程師。主要研究方向為交通信息工程與控制。曾在EI上發(fā)表文章1篇，擁有兩項專利。各階段的對應關系。但是V模型的問題也是很明顯的，比如容易讓人形成“測試是開發(fā)之后的一個階段”，“測試的對象就是程序”之類的誤解。由于V模型把系統(tǒng)開發(fā)過程劃分為具有固定邊界的不同階段，這使得人們很難跨過這些邊界來采集測試所需要的信息。有些測試應該執(zhí)行得更早些，有些測試則需要延后進行。不僅如此，V模型也阻礙了從系統(tǒng)描述的不同階段中取得信息進行綜合。所以，一些改進過的軟件測試模型被提了出來。

1.2 W模型

W模型也叫雙V模型，是對V模型的改進，它由Systeme Evolutif公司提出，針對V模型的問題，W模型強調需求、功能和設計同樣要測試，測試的對象不僅僅是程序，軟件測試應該貫穿整個開發(fā)周期之中，只要相應的開發(fā)活動完成，就可以開始執(zhí)行測試，可以說，測試與開發(fā)是同步進行的。從而有利于盡早的發(fā)現(xiàn)問題，如圖2所示。

但是不論是V模型還是W模型，適用于那些需求非常明確，已經文檔化了的項目，開發(fā)人員和測試人員都需要嚴格定義好的需求和設計來開展工作。在實際的開發(fā)過程中，因為需求變化等不可避免的原因，開發(fā)人員并沒有按照文檔來工作，也就是說文檔沒有及時更新，有時候在一些不規(guī)范的公司，文檔根本就沒有。這些情況下，V模型和W模型在實施起來就很困難。此外，無論是V模型，還是W模型，都把軟件的開發(fā)視為需求、設計、編碼等等一系列的串行活動。而事實上，雖然這些活動之間存在著互相牽制的關系，但在大部分時間，它們是互相獨立的，是可以并發(fā)進行的。雖然軟件開發(fā)期望有清晰的需求、設計和編碼等等階段，但實踐告訴我們，嚴格的階段之分只是一種理想狀況。

1.3 其他測試模型

為了解決V模型和W模型中存在的問題，很多人也提出了其他種類的測試模型，例如前置測試模型，把驗收測試和技術測試作為相互獨立的兩個部分；X測試模型，增加了探索測試的內容；H測試模型，具有很高的效率和靈活性等等。這些模型分別對經典的V和W測試模型進行了不同方向的補充和發(fā)展，但同樣也存在相應的不足，表1對這些測試模型進行了對比和分析。

表1 測試模型對比和分析

2 擴展的W測試模型

通過上述測試模型的介紹，可以看出測試并不是在開發(fā)之后的過程，而是與開發(fā)同步進行的過程。而且在執(zhí)行測試之前需要進行充分的測試準備工作，這樣才會使測試進行的更加充分、高效、有序。因此，本文對傳統(tǒng)W模型進行了改進，提出了擴展W模型，如圖3所示。

擴展W模型有3個V形組成，里層的V形，中層的V形和外層的V形。

里層的V形代表系統(tǒng)的開發(fā)過程，一個完整的系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構成，每個子系統(tǒng)則又是由多個功能模塊組成。因此開發(fā)的過程首先是通過對用戶需求的分析，編制系統(tǒng)需求，再劃分為各子系統(tǒng)的需求，之后每個子系統(tǒng)根據需求編制概要設計、詳細設計，之后進行程序的編寫；各個模塊編寫完成后進行模塊的組裝，軟件的組裝，之后構成子系統(tǒng)進而組成整個系統(tǒng)。

中層的V形代表系統(tǒng)的測試過程，測試過程應同開發(fā)過程同步進行，從編制需求時就對需求進行測試，這樣不但保證軟件的可測性，同時也避免了由于需求存在問題而導致的軟件修改，大大節(jié)省了開發(fā)的時間成本和經濟成本。同時利用白盒、灰盒以及黑盒的測試方法從代碼內部、功能實現(xiàn)、接口協(xié)議、數(shù)據配置和故障模擬等各個層面和階段對軟件進行測試，保證的測試的充分性。

外層的V形代表的是測試輔助過程，但卻是測試過程中不可缺少的部分。這個過程包括了軟件開發(fā)完成前的測試準備過程和測試軟件過程中的缺陷管理、回歸測試兩大部分。測試準備包括測試案例的撰寫、測試環(huán)境的搭建、測試工具的開發(fā)等內容，好的測試案例可以彌補測試經驗的不足，同時也能更好的發(fā)現(xiàn)問題；成熟的測試環(huán)境，先進的測試工具，可以使測試更加高效，也更加充分。而測試過程中對缺陷的管理對測試來說則是重中之重。因此這部分的測試輔助過程也是測試中的重要組成部分。

3 擴展的W測試模型在城軌ATC系統(tǒng)中的應用

3.1 城軌ATC系統(tǒng)簡介

信號系統(tǒng)是城市軌道交通自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，該系統(tǒng)以安全為核心、以保證和提高列車運行效率為目標，在保證列車和乘客安全的前提下，通過調節(jié)列車運行間隔和運行時分，實現(xiàn)列車運行的高效和指揮管理的有序。城市軌道交通信號系統(tǒng)的自動化水平較高，系統(tǒng)協(xié)同性較強，通常又被稱為列車自動控制（ATC）系統(tǒng)。

A TC系統(tǒng)包括列車自動監(jiān)控（A TS）子系統(tǒng)、列車自動防護（ATP）子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖（CBI）子系統(tǒng)和列車自動運行（ATO）子系統(tǒng)。A TC系統(tǒng)通過車載設備、軌旁設備、車站和控制中心組成的控制系統(tǒng)完成列車運行控制。

3.2 擴展的W測試模型在城軌ATC系統(tǒng)中的應用

城軌A TC系統(tǒng)是一個復雜而龐大的系統(tǒng)，不但涉及到多個子系統(tǒng)，同時需要子系統(tǒng)之間必須很好的協(xié)同工作。因此如果采用傳統(tǒng)的V或W模型，測試沒有和開發(fā)同步進行，同時無測試輔助等環(huán)節(jié)，系統(tǒng)開發(fā)和測試過程中會很可能出現(xiàn)時間過長、準備不足、測試不能有序開展等情況。擴展W測試模型則可以很好的避免上述問題的發(fā)生。

在程序開發(fā)前，開發(fā)人員執(zhí)行里層的V即根據用戶需求，進行A TC系統(tǒng)需求的撰寫，同時測試人員則執(zhí)行中層的V即對A TC系統(tǒng)需求進行評審測試，而測試人員及輔助人員則同步執(zhí)行外層的V，開展熟悉用戶需求，撰寫測試案例，搭建并驗收系統(tǒng)測試環(huán)境，熟悉環(huán)境的使用以及測試工具的開發(fā)等活動。系統(tǒng)需求完成后，各子系統(tǒng)開發(fā)人員執(zhí)行里層的V即根據系統(tǒng)需求開始撰寫子系統(tǒng)需求、概要設計和詳細設計等，測試和測試輔助和開發(fā)同步進行，同時各子系統(tǒng)這些活動也可以同步進行。編碼完成后，由于前期測試準備活動已完成，測試活動就可以馬上展開，大大節(jié)省了時間。同時由于前期開發(fā)階段測試已經介入，因此保證了前期開發(fā)活動的質量。測試中發(fā)現(xiàn)的問題通過分析，制定回歸范圍，進行回歸測試和修改，避免了軟件的重新開發(fā)，增加了開發(fā)和測試的效率。

4 結論

本文在傳統(tǒng)的W模型的基礎上增加了測試輔助過程，提出了一種擴展的W模型。擴展的W測試模型通過增加測試人員培訓、測試工具準備、測試環(huán)境搭建等測試準備活動、缺陷管理以及測試回歸等內容使得測試活動能夠更加有效的進行，并應用于城市軌道交通A TC系統(tǒng)的軟件測試中，提高了測試的質量和效率。

[1] Winston W.Royce.Managing the Development of Large Software Systems[EB/OL].[2012-12-01].Http://wen ku.baidu.com/view/5152638/d4d8d15abe234e57.html.

[2] 黃龍水，黃城學．軟件測試模型介紹[J]．艦船電子工程，2004，24(3)：35-37.

[3] William,E.Perry.Effective Methods for SofwtareTesting[M]．2th ed．usA:JohnWiley&SonsInc．，1999.

[4]張永梅，陳立潮，馬禮，等．軟件測試技術研究[J]．測試術學報，2002，16(2)：15-17.

[5] Beizer B. Software Testing Techniques[M]. NewYork: Van Nostrand Reinhold Co, Inc., 1990.

[6]曹德勝，王燕興．一種新的軟件測試過程模型[J]．華北科技學院學報，2006，3(2)：72-74．