基于Multi-RQP方法的數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)生成研究

王瑩瑩

(廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院，廣東 廣州 510515)

0 引言

在這科技日新月異的時(shí)代，數(shù)據(jù)庫在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。數(shù)據(jù)庫是軟件程序的核心部分。軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，數(shù)據(jù)庫測試已被高度重視。數(shù)據(jù)庫測試與傳統(tǒng)軟件測試有所區(qū)別。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，增、刪、改、查是最常用的數(shù)據(jù)操作，所以數(shù)據(jù)庫測試是要驗(yàn)證并確保數(shù)據(jù)的映射、事務(wù)的ACID屬性、數(shù)據(jù)的完整性及業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確性，這些測試工作主要以SQL程序的方式進(jìn)行。設(shè)計(jì)、執(zhí)行測試用例要求有相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)。理想的測試數(shù)據(jù)應(yīng)是實(shí)際的、有效的、覆蓋盡可能多的應(yīng)用場景的最小數(shù)據(jù)集合，并且包括某些特殊數(shù)據(jù)。

1 常用數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)生成方法簡析

目前，已有不少成熟的專用測試數(shù)據(jù)生成工具可以快速產(chǎn)生大量有效的測試數(shù)據(jù)。如DataFactory能建立復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)系，允許測試人員毫不費(fèi)力地產(chǎn)生百萬行有意義的測試數(shù)據(jù);在使用中首先讀取數(shù)據(jù)庫中表的schema，即表的定義之類的內(nèi)容，以列表的形式顯示;然后由用戶定制要產(chǎn)生數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容，如數(shù)字范圍、字符串長度、要產(chǎn)生數(shù)據(jù)記錄的個(gè)數(shù)等;最后運(yùn)行工程，生成數(shù)據(jù)。再如TestDataBuilder可以幫助程序開發(fā)或測試人員自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫中的測試數(shù)據(jù)，并且具有期望的值分布和列間相關(guān)性，生成的測試數(shù)據(jù)既能直接插入到數(shù)據(jù)表中，也能以Insert語句形式記錄在文件中。當(dāng)然，還可以使用自動(dòng)化測試工具、其它數(shù)據(jù)庫輔助工具等生成數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)。但以上這些方法只能生成一般的測試數(shù)據(jù)，很可能與實(shí)際測試工作中要執(zhí)行的測試用例無關(guān)。為了解決這一問題，Binning等人提出了 RQP和Multi-RQP(簡稱MRQP)方法，將Select查詢語句(組)、期望結(jié)果(組)與數(shù)據(jù)庫模式作為輸入，得到滿足該查詢語句(組)、期望結(jié)果(組)與數(shù)據(jù)庫模式的一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例。

2 Multi-RQP基本思想

定義1(RQP) 給出一個(gè)SQL查詢語句Q和該語句相應(yīng)的期望結(jié)果R，以及一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式S(包括數(shù)據(jù)庫的完整性約束)，找到一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例D，使得R=Q(D)，同時(shí)D滿足S及其各種完整性約束。

定義2(Multi-RQP) 給出一組任意的SQL查詢語句Q={Q1，Q2，…，Qn}和這些語句相應(yīng)的一組期望結(jié)果 R={R1，R2，…，Rn}，以及一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式S(包括數(shù)據(jù)庫的完整性約束)，找到一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例D，使D對(duì)于任意一個(gè)Ri=Q(Di)(1≤i≤n)，同時(shí)D滿足S及其各種完整性約束。

MRQP的數(shù)據(jù)生成算法如下:

其中，Q表示一組任意的SQL查詢語句;R表示和查詢語句組Q對(duì)應(yīng)的一組期望結(jié)果;S表示一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式(包括數(shù)據(jù)庫的完整性約束);Query Refinements(Fi，RFi)表示對(duì)應(yīng)Q的查詢改進(jìn)語句組及其期望結(jié)果。

該算法首先生成一個(gè)空的數(shù)據(jù)庫實(shí)例D。接著檢查Q中的每一個(gè)查詢語句Qi是否存在查詢改進(jìn)語句Fi。如果存在，則遞歸調(diào)用MRQP，根據(jù)Fi、Rfi和S生成一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例DFi，然后調(diào)整Ri(從原來的Ri中移除Qi在DFi上的查詢結(jié)果)，調(diào)整Qi使Qi與Fi不相交。跟著，將原來的D與DFi及使用RQP(根據(jù)調(diào)整后的Qi，調(diào)整后的Ri與S)得到的數(shù)據(jù)庫實(shí)例合并，生成新的D。如果合并出錯(cuò)，或合并后的D不滿足主鍵約束或唯一約束，則返回錯(cuò)誤，否則返回?cái)?shù)據(jù)庫實(shí)例D。

3 Multi-RQP應(yīng)用分析

3.1 RQP-disjoint

成功使用MRQP生成數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)有一個(gè)前提:查詢語句組Q必須為RQP-disjoint，即查詢語句組中Q的任意一對(duì)查詢語句(Qj，Qk)(j≠k)必須為RQP-disjoint。如果由Qj定義的視圖的更新獨(dú)立于用RQP(Qk，Rk，S)方法得到的任意更新操作(如 insert語句)，反之亦然，則這對(duì)查詢語句(Qj，Qk)為RQP-disjoint。

例如數(shù)據(jù)庫模式S為:

現(xiàn)有兩個(gè)查詢語句與相應(yīng)的期望結(jié)果:

可見，即使R1、R2變?yōu)槠渌?，Q1的視圖更新獨(dú)立于I2，Q2的視圖更新獨(dú)立于 I1。因此 Q1和 Q2為RQP-disjoint。

通過對(duì) Q1和 R1，Q2和 R2應(yīng)用 MRQP，最終得到數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)如下，滿足數(shù)據(jù)庫模式與完整性約束，如表1和表2所示。

表1 book表中的數(shù)據(jù)

表2 course表中的數(shù)據(jù)

3.2 Query Refinement

在實(shí)際測試工作中，找到符合數(shù)據(jù)庫實(shí)際應(yīng)用場景且滿足RQP-disjoint的一組查詢語句并不容易。如，將上例中的 Q1和 R1，Q2和 R2變?yōu)?

則可能使用MRPQ生成的數(shù)據(jù)庫實(shí)例滿足數(shù)據(jù)庫模式的完整性約束，但不符合實(shí)際應(yīng)用場景，如表3、表4所示。

表3 book表中的數(shù)據(jù)

表4 course表中的數(shù)據(jù)

在表4中的列bookid值均為'b0000001'，表示該課程所用的教材編號(hào)均為'b0000001'，即均使用'VB'這本書，雖滿足與表book主鍵列bookid的參照完整性，卻不符合實(shí)際授課所用教材的實(shí)際情況。

為此，可引入對(duì)應(yīng)Q的Query Refinement，即查詢改進(jìn)語句組。在上例中，已有Q1和R1，Q2和R2的基礎(chǔ)上增加查詢改進(jìn)語句F21及期望查詢結(jié)果RF21(對(duì)應(yīng)Q2):

應(yīng)用MRQP生成數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)的過程如下:

D1(即 RQP(Q1，R1，S)):得到的結(jié)果如表3 所示。

DF21(即 MRQP(F21，RF21，S)):得到的表 book 的數(shù)據(jù)與表3相同，表course中的數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 course表中的數(shù)據(jù)

R2(即 R2Q2(DF21)):為空;

D2(即 RQP(Q2，R2，S)∪DF21):其中 RQP(Q2，R2，S)的結(jié)果與表5相同，該結(jié)果與DF21合并后則得到表book(詳見表3)與表course(詳見表5)。

最終得到的數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)為D1∪D2，即表book(詳見表3)與表course(詳見表5)。

4 Multi-RQP應(yīng)用拓展

MRQP方法只能針對(duì)查詢語句生成數(shù)據(jù)庫實(shí)例，無法對(duì)其他數(shù)據(jù)操作(增、刪、改等)生成測試數(shù)據(jù)。如果能把插入語句、刪除語句、修改語句轉(zhuǎn)化為等價(jià)的查詢語句，那么問題就基本解決了。

例如，根據(jù)前面的例子，設(shè)有Delete語句:delete from course where courseid=‘c0000001’，若要使該刪除操作成功，那么數(shù)據(jù)庫實(shí)例中應(yīng)有courseid值為‘c0000001’的記錄。則可將該刪除語句轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的查詢語句select*from course where courseid=‘c0000001’，期望結(jié)果包含courseid值為‘c0000001’的記錄(如{＜‘c0000001’，‘VB programming’，3，54，‘b0000001’＞}。類似地，可將插入語句、修改語句轉(zhuǎn)化為等價(jià)的查詢語句。之后，應(yīng)用MRQP方法求得相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)庫。

5 結(jié)束語

通過以上應(yīng)用分析可知，成功使用MRQP生成數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)要求符合 RQP-disjoint，具有Query Refinement。但在實(shí)際測試工作中，面對(duì)大型數(shù)據(jù)庫測試，找到符合數(shù)據(jù)庫實(shí)際應(yīng)用場景且滿足RQP-disjoint的查詢語句組以及Query Refinement，確實(shí)比較繁瑣、困難。因此，進(jìn)一步的研究方向應(yīng)是考慮根據(jù)非RQP-disjoint的任意查詢語句組生成數(shù)據(jù)庫測試數(shù)據(jù)的方法，其中的關(guān)鍵就是保證表間參照完整性。

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