UI自動化測試驅動的軟件開發(fā)方法研究

徐凱田

（青島科技大學，山東 青島 266061）

0 引言

測試驅動開發(fā)是一種新的軟件開發(fā)方式，它遵守測試先行的原則，既簡化了代碼，又提高了軟件的質量，已經成功的運用到各種項目的開發(fā)。現今的軟件由于越來越注重軟件的用戶體驗，對UI的測試越來越重要，而現在的測試驅動開發(fā)以測試代碼單元設計正確性為主的單元測試為主要驅動，極少考慮用戶與UI的操作對程序的影響，所以，研究UI測試在測試驅動開發(fā)中的應用有重要意義。

1 測試驅動開發(fā)

測試驅動開發(fā)(Test-Driven Development),簡稱TDD,由Kent Beck提出的一種軟件開發(fā)方式。測試驅動開發(fā)以測試作為開發(fā)過程的中心,它要求在編寫任何產品代碼之前,首先編寫用于定義產品代碼行為的測試,而編寫的產品代碼又要以使測試通過為目標。測試驅動開發(fā)要求測試可以完全自動化的運行,在對代碼進行重構前后必須運行測試。

1.1 傳統(tǒng)測試方法存在的問題

1）傳統(tǒng)的功能性測試存在著漏洞和冗余,而且同時不能被發(fā)現。功能性測試使測試人員離代碼過遠；

2）傳統(tǒng)的結構性測試將代碼采用有向圖表示和程序路徑公式化,掩蓋了代碼中的重要信息,這就在路徑分析的方向上走得太遠；

3）如果測試編寫人員編寫測試時所依賴的是文檔而不是代碼時,當文檔和代碼存在任何不一致的地方就會造成問題；

4）測試不是自動運行的,它們極有可能不會被頻繁、經常性地運行,或每次都以相同的方式來運行。

1.2 測試驅動開發(fā)的優(yōu)點

1）從軟件開發(fā)的初始階段,TDD就強迫開發(fā)人員以測試的角度與用戶的觀點對軟件進行審視,因而更能夠對軟件有全面的認識和把握。

2）由于可以保證編寫測試和編寫代碼的是相同的程序員,降低了理解代碼所花費的成本。

3）減輕了測試的工作量。無論是否進行設計工作,測試工作都是不可避免的,先進行單元測試,可以減少后續(xù)的測試工作量。

4）讓程序員能夠更大程度地控制代碼的正確度,相當于提供了兩道的代碼審核手段,在軟件成品的質量上提供了一定的保障。

1.3 測試驅動開發(fā)步驟

1）根據軟件設計需求快速增加一個測試用例；

2）運行所有測試，新增加的測試無法通過；

3）重構代碼，做盡量少的改動讓測試通過；

4）運行所有測試，保證所有測試都能通過；

5）重構代碼，消除重復設計；

6）回到1）直到寫完系統(tǒng)所有的功能測試。

2 UI測試

在移動互聯網時代 ，用戶體驗是軟件的重中之重，為了保證用戶體驗的完美必須對軟件UI進行嚴格測試，ui測試主要分為可用性測試和功能性測試兩方面。對于可用性測試，是用來測試軟件的用戶界面是否符合用戶的使用習慣和使用心理，是對用戶體驗的歸納和總結。用戶體驗的好壞取決于用戶界面是否簡單、直觀和實用，良好的用戶界面可以大大減少可用性測試的成本。對于功能性測試，通過外部UI的內容和展示用來測試軟件的內部邏輯正確性。

2.1 自動化測試

根據測試是否需要引入人工干預，軟件測試可以分為手工測試和自動化測試兩大類。手工測試是指采用手動的方式輸入軟件測試的數據，然后觀察測試的結果，并對測試結果進行分析。相對于自動化測試，手工測試是一種原始的測試方法。自動化測試是指通過編寫測試腳本，對軟件進行測試，整個過程不需要人工進行干預。手工測試能夠根據軟件測試的進度，及時的調整測試的策略，改變軟件測試的方法。手工測試能夠細致的觀察到軟件運行和輸出的結果，當需要對測試結果進行主觀判斷時，手工測試具有明顯的優(yōu)點。但是，手工測試也存在著自身的不足。相對于自動化測試，手工測試的效率較低，不確定的因素較多。當軟件測試需要測試大量的數據時，手工測試的局限性較為明顯。完成采用手工測試對軟件進行測試，無法滿足現代化的軟件測試需求。因此，采用手動測試加自動化測試相結合的方式對軟件進行測試，可以有效的提高測試效率，縮短測試時間，提高測試的準確性。

自動化測試相對于手工測試，主要有以下幾點優(yōu)勢：

1）提高測試效率

手工測試是一個勞動密集型的工作,并且容易出錯。引入自動化測試能夠用有效、可重復的自動測試環(huán)境代替繁瑣的手工測試活動,而且能夠在更少的時間內完成更多的測試工作,從而提高了測試工程師的工作效率。

2）降低對軟件新版本進行回歸測試的開銷

對于現代軟件的迭代增量開發(fā),每一個新版本大部分功能和界面都和上一個版本相似或完全相同,這時要對新版本再次進行已有的測試,這部分工作多為重復工作,特別適合使用自動化測試來完成,從而減小回歸測試的開銷。

3）完成手工測試不能或難以完成的測試

對于一些非功能型方面的測試,如壓力測試、并發(fā)測試、大數據量測試、崩潰性測試等,這些測試用手工測試是很難,甚至是不可能完成的。但自動化測試則能方便的執(zhí)行這些測試,比如并發(fā)測試,使用自動化測試工具就可以模擬來自多方的并發(fā)操作了。

4）具有一致性和重復性

每次自動化測試運行的腳本是相同的,所以可以進行重復的測試,使得每次的測試具有一致性,手工測試則很難做到這點。

5）更好地利用資源

將繁瑣的測試任務自動化,可以使測試人員解脫出來,將精力更多地到測試案例的設計和必要的手工測試當中。并且理想的自動化測試能夠按計劃完全自動地運行,使得完全可以利用周末和晚上的時間執(zhí)行自動化測試,每日構建技術日漸普遍。

6）降低風險,增加軟件信任度

自動化測試能通過較少的開銷獲得更徹底的測試效果,從而更好地提高了軟件產品地質量。

2.2 自動化測試方法與工具

現在存在著各種各樣的UI自動化測試框架，例如SilkTest和UIAutomation，這類軟件和軟件的開發(fā)環(huán)境相對獨立，一般有自己專用的腳本語言和測試用例描述方法，適合于傳統(tǒng)開發(fā)模式下的先開發(fā)后測試，不符合測試驅動開發(fā)的原則。本文用開源框架KIF展示了UI自動化測試在測試驅動開發(fā)中的應用。

3 適用于測試驅動開發(fā)的UI自動化測試框架

3.1 測試驅動開發(fā)對UI測試需求根據測試驅動的開發(fā)過程和UI自動化測試的技術的介紹，可以總結出對于適用于測試驅動的UI測試的要求：

1）可視化：普通的單元測試對UI部分功能進行測試，但是只能證明功能的邏輯正確性，卻無法看到該功能對UI的影響，通常需要再編譯一遍程序，手動來測試UI的正確性。所以，UI測試應用在測試驅動開發(fā)時，要求其必須在測試過程中可視化。

2）自動化：即能夠模擬用戶對界面的操作，如點擊、滑動、捏合等手勢，這些操作可通過各平臺的accessibility功能實現。

語言一致性：由于測試驅動開發(fā)遵循“測試先行”的策略，對于測試腳本的通用性要求不高，所以，采用與軟件開發(fā)一致的語言既能減少開發(fā)人員的學習成本，又能充分利用各平臺的accessibility功能。

3）集成擴展性：由于現今的開發(fā)環(huán)境大都緊密集成成熟的單元測試框架，在該框架的基礎上集成對UI控件的訪問、操作功能，不僅能滿足UI測試的需求，還能保證測試框架功能的完備性。同時，由于UI操作方式的多種多樣，要求框架必須具備靈活性，要有一定的擴展能力。

3.2 測試框架結構

UI自動化測試框架的基礎為成熟的單元測試框架上，并對單元測試進行擴展，另外添加了模擬用戶操作的模擬、以及對用戶操作對象UI控件的擴展（圖1）。

圖1

3.3 框架工作流程

根據UI測試框架架構圖，可以清晰的看到其工作流程：

1）加載并解析測試用例（假如存在單獨的測試用例描述文件）；

2）按照測試腳本所描述的操作操作方法對界面進行輸入、點擊、滑動等操作；

3）通過界面控件的屬性與期望結果對比，判斷是否執(zhí)行成功；

4）輸出測試結果。

3.4 UI自動化測試驅動程序開發(fā)步驟

根據測試驅動的開發(fā)步驟，聯合以UI為測試核心的需求，總結出基于UI自動化測試的測試驅動開發(fā)步驟：

1）根據界面的功能以及用戶對界面的操作快速添加相應的測試用例；

2）運行所有測試，新增加的測試無法通過；

3）修改用戶界面以及對界面的交互代碼，做盡量少的改動讓測試通過；

4）運行所有測試，保證所有測試都能通過；

5）重構代碼，消除重復設計；

6）回到1）直到寫完系統(tǒng)所有的功能測試。

4 測試驅動開發(fā)實例

本文通過一個簡單的IOS系統(tǒng)的登錄界面的實例來展示UI測試驅動開發(fā)方法。

4.1 UI界面描述

4.1.1 界面功能描述

登錄界面有兩個文本框，一個登錄按鈕。文本框分別用來輸入用戶名和密碼，登錄按鈕用來確認并提交登錄信息。

4.1.2 用戶操作要求

1）用戶名字符數在3-6之間；

2）密碼字符數在6-8之間；

3）用戶輸入超過上限則只顯示前8位；

4）用戶輸入低于下限則讓文本框獲得焦點并顯示鍵盤，等待用戶繼續(xù)輸入；

5）點擊確認按鈕，若用戶信息不符合要求則讓讓不符合要求的文本框獲取焦點，若符合要求則提交驗證；

6）點擊界面空白處取消焦點。

4.2 UI自動化測試驅動的開發(fā)過程實例

在界面上添加用戶控件兩個文本框和相應的說明標簽，一個按鈕，并設置其訪問屬性，此為程序的初始狀態(tài)。

4.2.1 用戶名輸入測試

1）根據用戶操作要求，書寫用戶輸入上限的測試代碼如下：

代碼解釋，輸入xukaitian超出了上限，所以文本框中應該顯示期望值 xukait。

2）運行測試，此時測試失敗，查看測試日志，提示與預期結果不符：

3）修改界面控制器的代碼，給文本框添加輸入變化控制代碼如下：

4）再次運行測試，此時測試成功：

5）重復上述步驟，分別對用戶名輸入下限測試以及其他限制條件進行測試開發(fā)。

5 結語

測試驅動開發(fā)在各項目上的成功運用激勵了越來越多的開發(fā)者采用者這種開發(fā)方式，與此同時，用戶對用戶體驗的追求也促使開發(fā)者將越來越多的注意力放在UI界面上，本文針對這兩種現象，提出了UI測試在測試驅動開發(fā)中的應用，重點闡述了適用于測試驅動開發(fā)的UI自動化測試框架應具有的性質和其架構，并以IOS平臺的KIF為例展示了其實踐應用。在本文提出的架構中，對測試用例的描述解析考慮較少，這是下一步工作的重點。

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