面向服務(wù)的輔助集成測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

徐亮亮　宋劍鋒　田飛

摘要：為了削弱面向服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)中業(yè)務(wù)流程對服務(wù)模塊的強依賴關(guān)系，降低系統(tǒng)集成測試階段問題服務(wù)對集成過程的影響，提出了基于模擬服務(wù)的輔助集成測試方法，設(shè)計了面向服務(wù)的輔助集成測試系統(tǒng)模型，以緩解面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)下系統(tǒng)集成測試階段面臨的巨大壓力。根據(jù)輔助集成測試系統(tǒng)模型中闡述的模擬服務(wù)生命周期以及構(gòu)建模擬服務(wù)的關(guān)鍵過程，實現(xiàn)了系統(tǒng)原型研制并構(gòu)建了SOAP類型模擬服務(wù)，驗證了輔助集成測試方法有效性。

關(guān)鍵詞：集成測試；模擬服務(wù)；SOAP服務(wù)；測試用例；服務(wù)生成

中圖分類號：TP311.52

在面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)[1]（Service-oriented architecture，SOA）下，通過對業(yè)務(wù)單元進行服務(wù)封裝，提高了系統(tǒng)中模塊的復(fù)用率，也解耦了模塊間的相互關(guān)系。雖然應(yīng)用系統(tǒng)被拆分并封裝成服務(wù)，但是系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程依然對服務(wù)模塊具有強依賴關(guān)系，隨著服務(wù)的增多，導(dǎo)致服務(wù)集成過程變得緩慢而脆弱。首先，服務(wù)間通過網(wǎng)絡(luò)進行通信，不但提高了集成測試環(huán)境的構(gòu)建成本，而且增加了模塊間的調(diào)試難度；其次，采用多團隊或引入第三方單位的合作研制方式，加重了集成測試階段的協(xié)調(diào)工作，通常會由于某個服務(wù)自身存在問題、研制團隊失誤或第三方研制單位的缺席而導(dǎo)致集成測試節(jié)點的延期，最終擾亂整個應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)過程，為集成測試帶來巨大的壓力[2]。

目前，面向服務(wù)系統(tǒng)的集成測試較多地側(cè)重于單個服務(wù)的接口測試方面[3]，以保證服務(wù)接口功能的正確性，從而降低服務(wù)相互間集成時出現(xiàn)問題的概率，但無法從根本上解決集成測試過程中存在的問題。針對這一狀況，本文從輔助服務(wù)間交互測試的角度出發(fā)，利用模擬服務(wù)配合被集成服務(wù)完成集成過程，有效地緩解了集成測試階段的壓力。

1 面向服務(wù)的系統(tǒng)集成測試定義

系統(tǒng)集成測試[4]，也叫組裝測試或聯(lián)合測試，即將程序模塊采用一次性或增殖方式組裝起來，對模塊間的接口進行正確性檢驗的測試工作。面向服務(wù)系統(tǒng)的集成測試是在面向服務(wù)的體系架構(gòu)下，對應(yīng)用系統(tǒng)中的服務(wù)模塊進行組裝，以驗證各服務(wù)間接口的功能正確性，確保應(yīng)用系統(tǒng)中各服務(wù)間的互聯(lián)互通互操作。

面向服務(wù)的系統(tǒng)集成測試將單個服務(wù)模塊集成到應(yīng)用系統(tǒng)中進行測試，可以是一次性的集成（非增量式集成），也可以是逐個的擴展集成（增量式集成），直到完成整個應(yīng)用系統(tǒng)測試。服務(wù)的集成測試要求被集成的服務(wù)按照設(shè)計要求通過單元測試，保證單個服務(wù)的高質(zhì)量要求，但經(jīng)過單元測試的服務(wù)不足以保證整個系統(tǒng)的質(zhì)量，有許多隱蔽的失效是高質(zhì)量模塊間發(fā)生非預(yù)期交互而產(chǎn)生的，所以服務(wù)集成測試的必要性在于保證能夠單獨工作的服務(wù)連接起來也能正常工作。此外，在某些開發(fā)模式中，如迭代式開發(fā)，服務(wù)的設(shè)計和實現(xiàn)是迭代進行的，在這種情況下，服務(wù)服務(wù)集成測試的意義還在于它能間接地驗證概要設(shè)計是否具有可行性。

2 模擬服務(wù)輔助集成測試原理

模擬服務(wù)是一種服務(wù)真實存在的服務(wù)提供者，模擬服務(wù)存在一個或多個被模擬的目標(biāo)服務(wù)，模擬服務(wù)對外提供與目標(biāo)服務(wù)相同的服務(wù)接口，兩者對于同一服務(wù)調(diào)用請求（接口調(diào)用參數(shù)相同）返回一致的響應(yīng)結(jié)果。與真實服務(wù)不同的是，模擬服務(wù)不關(guān)心目標(biāo)服務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯，僅僅采用請求參數(shù)匹配的方法來得到應(yīng)該返回的結(jié)果數(shù)據(jù)，這樣模擬服務(wù)即可替代目標(biāo)服務(wù)及目標(biāo)服務(wù)依賴的所有服務(wù)，屏蔽了目標(biāo)服務(wù)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。如圖1所示，某示例應(yīng)用系統(tǒng)中A服務(wù)依賴B和C服務(wù)，B服務(wù)又依賴于D和E服務(wù)。

通常在服務(wù)的集成測試過程中，若需對A服務(wù)進行測試，那么必須首先構(gòu)建出A服務(wù)的整顆依賴樹，即B、C、D和E服務(wù)的實例。采用模擬服務(wù)輔助集成測試方法，在A服務(wù)需要進行集成測試時，只需如圖中構(gòu)建模擬B服務(wù)替代B、D、E服務(wù)實例以及用模擬C服務(wù)替代C服務(wù)實例，如此測試環(huán)境中的實例數(shù)量縮減為A服務(wù)、模擬B服務(wù)以及模擬C服務(wù)三個。模擬服務(wù)的應(yīng)用可以輔助和簡化系統(tǒng)集成測試的整個過程，具體會體現(xiàn)在如下四個方面：

（1）簡化集成測試環(huán)境，方便被集成測試服務(wù)組件依賴服務(wù)環(huán)境的部署與搭建；

（2）方便集成測試過程中問題的排查與定位，快速地應(yīng)對突發(fā)情況；

（3）降低服務(wù)集成測試過程對關(guān)鍵服務(wù)的依賴程度，避免如第三方接口、在線集成組件等對測試過程的影響，提高測試的效率；

（4）縮短軟件系統(tǒng)開發(fā)的生命周期[5]。

3 面向服務(wù)的輔助集成測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1 輔助集成測試系統(tǒng)模型

輔助集成測試系統(tǒng)，用于生成、發(fā)布以及管理用于集成測試的模擬服務(wù)，本著自動化構(gòu)建模擬服務(wù)的設(shè)計原則，為用戶提供簡易的操作方法，以應(yīng)對系統(tǒng)集成測試過程中的頻發(fā)狀況。輔助集成測試系統(tǒng)獨立于被集成測試服務(wù)，其存在的目的是為被集成測試服務(wù)提供依賴的服務(wù)環(huán)境，如圖2所示，為輔助集成測試系統(tǒng)的模型設(shè)計圖。

輔助集成測試系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理模擬服務(wù)的整個生命周期，模型中主要闡述了測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模擬服務(wù)生成以及模擬服務(wù)運行三個階段的設(shè)計工作，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段明確了集成測試前應(yīng)準(zhǔn)備的模擬服務(wù)接口用例樣本和樣本任務(wù)編排數(shù)據(jù)，模擬服務(wù)生成階段指明了測試過程中模擬服務(wù)的構(gòu)建流程，模擬服務(wù)運行階段設(shè)計了模擬服務(wù)提供服務(wù)的關(guān)鍵過程。

3.2 測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

系統(tǒng)集成測試前，通常存在一定的準(zhǔn)備時間，用于進行測試環(huán)境的準(zhǔn)備工作。模型中的測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段設(shè)定在系統(tǒng)集成測試前，為集成測試過程準(zhǔn)備必要的輔助集成測試數(shù)據(jù)，這些準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的目的是使得集成測試過程快速而有效，保障集成測試過程的可靠性，做到有條不紊地應(yīng)對突發(fā)狀況。

輔助集成測試系統(tǒng)主要包含兩個方面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作，一方面是準(zhǔn)備被模擬服務(wù)的測試用例數(shù)據(jù)（圖2中的服務(wù)接口用例樣本），另一方面是準(zhǔn)備模擬服務(wù)接口用例的任務(wù)編排數(shù)據(jù)。通常情況下，服務(wù)接口在執(zhí)行請求操作時會按照參數(shù)處理、執(zhí)行業(yè)務(wù)和返回響應(yīng)數(shù)據(jù)三個步驟進行，如圖3所示，在輔助集成測試系統(tǒng)中需對應(yīng)準(zhǔn)備請求樣本數(shù)據(jù)、任務(wù)數(shù)據(jù)和響應(yīng)樣本數(shù)據(jù)。請求樣本數(shù)據(jù)和響應(yīng)樣本數(shù)據(jù)為接口的測試用例數(shù)據(jù)，并以成對的方式出現(xiàn)，數(shù)據(jù)的來源可以是測試用例文檔的提取數(shù)據(jù)、用戶人員的錄入數(shù)據(jù)以及自動生成工具的生成數(shù)據(jù)[6]。任務(wù)編排數(shù)據(jù)用于描述模擬服務(wù)接口在特定的請求樣本數(shù)據(jù)下需要執(zhí)行的一系列任務(wù)信息，如第三方服務(wù)調(diào)用、計時返回等，任務(wù)編排數(shù)據(jù)可以模擬目標(biāo)服務(wù)的功能特性，這一過程需要通過特定的任務(wù)編排工具進行操作。

3.3 模擬服務(wù)生成

在模擬服務(wù)的生成階段中，輔助集成測試系統(tǒng)需要為測試人員提供能夠簡單而快速地構(gòu)建模擬服務(wù)的服務(wù)生成工具，負(fù)責(zé)根據(jù)測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)創(chuàng)構(gòu)建模擬服務(wù)。

服務(wù)生成工具從被模擬服務(wù)接口的用例樣本出發(fā)，篩選出測試結(jié)果表現(xiàn)正常（能夠反應(yīng)被模擬服務(wù)正常情況下應(yīng)具有的請求、響應(yīng)數(shù)據(jù)特性）的用例數(shù)據(jù)作為模擬對象，并且從這些對象中提取模擬服務(wù)接口的元信息用于服務(wù)的構(gòu)建依據(jù)。通常，由于一個服務(wù)接口往往存在多個用例樣本，所以提取出的接口元信息需要通過歸并操作來簡化模擬服務(wù)接口的數(shù)量，這一過程會提高模擬服務(wù)的質(zhì)量及執(zhí)行效率。

輔助集成測試系統(tǒng)提供服務(wù)構(gòu)建器用于根據(jù)提取出的接口元信息生成模擬服務(wù)的接口定義，再將接口的用例樣本匹配邏輯以及任務(wù)執(zhí)行邏輯注入至服務(wù)接口的實現(xiàn)中，即可完成對模擬服務(wù)接口的實現(xiàn)。最后，生成的模擬服務(wù)接口及其實現(xiàn)將經(jīng)過編譯與裝載過程，等待模擬服務(wù)進入發(fā)布階段。

3.4 模擬服務(wù)運行

模擬服務(wù)經(jīng)過生成階段被裝載至內(nèi)存中，而在模擬服務(wù)發(fā)布階段，測試人員只需指定服務(wù)的發(fā)布地址以及綁定端口等部署信息，即可準(zhǔn)備進行模擬服務(wù)的發(fā)布。由于輔助集成測試系統(tǒng)模型中設(shè)計集成了用于發(fā)布模擬服務(wù)的嵌入式服務(wù)容器，所以模擬服務(wù)可以快速地被部署和發(fā)布，嵌入式的服務(wù)容器也更加方便了對模擬服務(wù)的管理工作。

已發(fā)布的模擬服務(wù)由于沒有真實的業(yè)務(wù)實現(xiàn)，當(dāng)存在服務(wù)調(diào)用時，模擬服務(wù)執(zhí)行注入的樣本匹配邏輯完成響應(yīng)數(shù)據(jù)的查詢工作，同時在匹配目的用例樣本后，根據(jù)植入的任務(wù)執(zhí)行邏輯完成與用例樣本關(guān)聯(lián)的編排任務(wù)，最后將匹配的結(jié)果反饋至服務(wù)調(diào)用處。模擬服務(wù)的運行時序圖如圖4所示。

4 模型應(yīng)用與原型系統(tǒng)實現(xiàn)

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)下，基于HTTP協(xié)議的Web服務(wù)作為面向服務(wù)的一種實現(xiàn)方式，已廣泛應(yīng)用于企業(yè)的系統(tǒng)開發(fā)過程，而Web服務(wù)中當(dāng)以SOAP（簡單對象訪問協(xié)議）服務(wù)技術(shù)歷史最為悠久[7]。如圖5所示，為輔助集成測試系統(tǒng)模型的原型系統(tǒng)部署圖，下面將闡述系統(tǒng)中基于HTTP協(xié)議的SOAP模擬服務(wù)的自動構(gòu)建和發(fā)布過程，介紹原型系統(tǒng)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

4.1 模擬服務(wù)接口提取

SOAP服務(wù)以XML的形式封裝服務(wù)請求消息[8]，如圖6展示了用于用戶添加請求的SOAP消息信封，通過協(xié)議綁定技術(shù)該消息將被映射為調(diào)用服務(wù)實現(xiàn)POJO（簡單Java對象）的addUser接口。

輔助集成測試系統(tǒng)采用圖中加黑片段XML數(shù)據(jù)作為服務(wù)接口的一個請求樣本數(shù)據(jù)，構(gòu)建名為addUser的POJO方法，其輸入?yún)?shù)為User對象，對象包含name、age和married三個屬性。理想狀態(tài)下，User對象三個屬性的類型分別為String、int和boolean，但是輔助集成測試系統(tǒng)識別三個屬性均為String類型，得到一個擁有三個String類型屬性的User對象，因為基于Document/literal實現(xiàn)的SOAP服務(wù)消息中并不攜帶數(shù)據(jù)的類型信息[9]，所以它不影響對象的數(shù)據(jù)綁定，如此簡化了模擬服務(wù)的構(gòu)建過程。同樣，采用上述方法可以從響應(yīng)樣本數(shù)據(jù)中提取方法返回值類型，完成模擬服務(wù)接口元信息的提取過程。

4.2 模擬服務(wù)構(gòu)建

模擬服務(wù)在接收到請求消息后，通過數(shù)據(jù)綁定技術(shù)將請求消息綁定至服務(wù)實現(xiàn)POJO的方法參數(shù)上，完成目標(biāo)接口的匹配，這一過程采用CXF框架（Apache CXF服務(wù)框架）自動完成[10]。

模擬服務(wù)通過調(diào)用樣本匹配引擎和任務(wù)查詢引擎進行關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)查詢，二者采用獨立運行的Web服務(wù)方式供模擬服務(wù)調(diào)用，下面為模擬服務(wù)的添加用戶接口實現(xiàn)代碼：

其中，F(xiàn)inder類封裝了樣本匹配引擎和任務(wù)查詢引擎的查詢接口，并提供了簡單的調(diào)用接口findSample和findTasks，方便在創(chuàng)建模擬服務(wù)時植入統(tǒng)一的調(diào)用代碼。在運行過程中，根據(jù)Java的反射機制finder實例可以明確當(dāng)前服務(wù)的位置，再由接口的參數(shù)匹配確定具體的樣本用例，用例樣本匹配過程涉及Java基本類型和自定義對象類型的深度匹配，可以借助于規(guī)則引擎[11]，本文采用的是將參數(shù)對象順序進行序列化后比較的方法[12]。最后，模擬服務(wù)順序遍歷查詢出的樣本編排任務(wù)信息，并依次執(zhí)行任務(wù)，完成后將查詢出的響應(yīng)消息返回。

4.3 服務(wù)發(fā)布與管理

通過動態(tài)生成和編譯后的模擬服務(wù)實體被載入至內(nèi)存，測試人員在設(shè)定模擬服務(wù)的部署位置、發(fā)布端口等信息后，模擬服務(wù)交由CXF以反射的方式進行發(fā)布，即可為外部請求者提供服務(wù)。模擬服務(wù)運行時依賴的樣本匹配引擎與任務(wù)查詢引擎通過獨立的Web服務(wù)方式運行，為集成測試過程中的模擬服務(wù)提供查詢服務(wù)。最后，模擬服務(wù)的管理包含兩個方面，一方面是模擬服務(wù)啟停狀態(tài)的控制，通過調(diào)用CXF的服務(wù)控制接口可以很好的完成這方面工作；另一方面是樣本數(shù)據(jù)和任務(wù)數(shù)據(jù)的管理，由于兩個查詢引擎采用獨立的服務(wù)方式運行，所以提供簡易的數(shù)據(jù)管理工具即可。

4.4 實際應(yīng)用效果

經(jīng)實踐證明，模擬服務(wù)在系統(tǒng)集成測試階段能夠有效地應(yīng)對關(guān)鍵服務(wù)模塊出現(xiàn)問題的情況，使得集成測試過程持續(xù)且快速。模擬服務(wù)屏蔽了應(yīng)用系統(tǒng)下復(fù)雜的測試環(huán)境，同樣為無法進行在線集成的線上接口提供了便利的解決方案。如圖7所示，為輔助集成測試系統(tǒng)的主界面圖。

5 結(jié)束語

本文從構(gòu)建模擬服務(wù)的獨特角度出發(fā)，提出了面向服務(wù)的輔助集成測試系統(tǒng)模型，通過模擬服務(wù)從容地應(yīng)對了集成測試環(huán)境中服務(wù)數(shù)量多、服務(wù)環(huán)境復(fù)雜而帶來的一系列問題，使得服務(wù)集成過程快速而可靠，有效地緩解了集成測試階段的壓力。文中總結(jié)了模擬服務(wù)創(chuàng)建及發(fā)布的整個生命周期，明確了模型中各模塊的對于構(gòu)建模擬服務(wù)至關(guān)重要的作用，然而尚未提及如接口歸并、樣本匹配等關(guān)鍵模塊的高效實現(xiàn)方法，當(dāng)樣本數(shù)據(jù)量異常龐大時，這些模塊將嚴(yán)重影響模擬服務(wù)的性能，為了能夠提供高效并且可靠的模擬服務(wù)，這一方面仍需加以關(guān)注。

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作者簡介：徐亮亮，男，研究生在讀，研究方向：軍用軟件集成；宋劍鋒，男，博士；田飛，男，研究生，研究方向：軍用軟件集成。

作者單位：華北計算技術(shù)研究所 軍用中間件研發(fā)中心，北京 100083；中國電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所，北京 100141