基于Appium的手機應用程序自動化測試研究

姚炯

摘要摘要：隨著智能手機應用的深入，智能手機應用程序也逐步從輕量級應用向更復雜的應用演化，應用端的自動化測試顯得日益重要?，F(xiàn)階段手機應用測試都會遇到平臺兼容性不佳和測試效率較低等問題，選擇和搭建一個基于手機應用測試的自動化測試框架十分必要。選用時下兼容性和穩(wěn)定性都較強的自動化測試框架Appium，通過研究其主要特性和工作原理，搭建了一個跨平臺的手機自動化測試框架，解決了一些手機自動化測試難點，實現(xiàn)了一個具有高兼容性和易用性的跨平臺自動化測試項目，通過比較評估了實際測試效果。

關鍵詞關鍵詞：Appium；手機自動化測試；測試框架

DOIDOI：10.11907/rjdk.162237

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001012904

引言

自動化測試是隨軟件開發(fā)技術一并發(fā)展的一種測試技術。軟件測試包括白盒測試與黑盒測試，而自動化測試最早使用白盒測試中的單元測試。這種測試方式較為高效，易于實現(xiàn)。黑盒自動化測試興起稍晚，但目前應用也非常廣泛。黑盒自動化測試原理是用程序和腳本模擬用戶的操作行為，通過智能方式驗證軟件的關鍵檢查點。在桌面軟件和Web技術興盛時代，涌現(xiàn)出大量優(yōu)秀的自動化測試工具如QTP和webdriver[1]，這些工具經(jīng)過不斷完善已經(jīng)逐步成熟，能夠較好地滿足傳統(tǒng)應用的自動化測試需求。

智能手機的應用帶來軟件測試技術新的革命，相比于傳統(tǒng)測試，手機測試在硬件上脫離了PC的傳統(tǒng)架構(gòu)，和用戶的交互方式存在很大區(qū)別。手機軟件在使用上具有獨特的操作方式，比如用戶的滑動、觸摸和點擊等操作，如何實現(xiàn)手機客戶端上的自動化腳本執(zhí)行[2]成為這類測試的難點。又由于IOS和Android兩大平臺的市場格局，大部分手機應用都需要支持多個平臺，它們的基礎架構(gòu)不盡相同，使得手機自動化測試框架對兼容性有了更高要求。要做好手機客戶端的自動化測試，首先要解決測試腳本的健壯性和平臺的兼容性問題。

近幾年手機客戶端自動化工具發(fā)展較快，出現(xiàn)了不少自動化框架，比如基于Android平臺的UiAutomator和Robotium，IOS自帶的Instrument等，但是這些工具都沒有有效解決平臺兼容性問題，無法用一個統(tǒng)一的框架驅(qū)動不同平臺測試，而且在識別客戶端內(nèi)容和元素時也存在偏差，測試腳本不夠穩(wěn)定健壯。目前具有良好兼容性且框架成熟穩(wěn)定的工具是Appium。Appium是一個開源的、跨多平臺多語言的測試框架，相比于其它框架，它編寫測試腳本和運行測試時不需要對源碼重新編譯，在腳本的編寫和實現(xiàn)上也對編程語言沒有太多要求，測試更輕量靈活。此外，Appium采用了C/S架構(gòu)，提供了一個統(tǒng)一的對外服務接口，使得客戶端或模擬器的交互和控制透明化。本文對Appium的主要特點和功能進行了分析和介紹，闡述了在手機測試過程中如何應用Appium提高手機測試工作效率問題[3]。

1手機自動化測試工具

1.1Appium簡介

Appium主要包含：Appium Server、Appium GUI和Appium Client。

（1）Appium Server。Appium Server是用Node.js 實現(xiàn)的一套遵循restful框架的服務，可以直接通過NPM安裝，它是面向Appium腳本開發(fā)人員的統(tǒng)一服務接口，是客戶端控制與測試腳本之間的橋梁。

（2）Appium GUI。它是基于MAC和Windows環(huán)境的一個Appium控制臺，整合了Appium的所有核心功能，具有強大的跨平臺驅(qū)動能力，可應用于IOS和Android的基礎驅(qū)動，檢測和定位客戶端元素，對當前運行環(huán)境進行診斷。

（3）Appium Client。Appium Client是一個包含多種編程語言實現(xiàn)的Appium API，其中包括Ruby、Java等。它實現(xiàn)了Mobile JSON Wire 的標準化協(xié)議，為測試腳本開發(fā)者提供了靈活多變同時又非常強大的程序接口。1.2Appium基本工作原理

Appium框架其實是IOS和Android系統(tǒng)自動化庫的封裝，采用C/S架構(gòu)，Appium Server在運行時會時刻監(jiān)聽Client端發(fā)送的操作請求，服務端和客戶端的交互遵循JSON Wire協(xié)議，并通過它所實現(xiàn)的翻譯器將任何編程語言所實現(xiàn)的測試腳本請求發(fā)送給模擬器或者移動終端，通過這種機制實現(xiàn)手機模擬器和真機的自動化操作[4]，見圖1。

圖1Appium工作原理

1.3Appium特性

（1）跨平臺。平臺兼容性是Appium最為強大的特性，Appium用一種統(tǒng)一的協(xié)議實現(xiàn)了自動化測試平臺的兼容。操作IOS設備時它會調(diào)用IOS的instrument框架，而在Android平臺中則封裝了UIautomator框架。另外，Appium不單單支持客戶端兼容，在Appium的Server端，同樣支持包括OSX、Windows和Linux平臺，這就使得Appium的環(huán)境搭建更具擴展性。根據(jù)測試需求，Appium甚至可以搭建在云端服務器。另外在實現(xiàn)語言方面，Appium提供了Java、Ruby、Python等多語言接口，給測試程序設計者帶來極大的選擇空間。

（2）無源代碼依賴。手機客戶端測試框架運行一般都需要在客戶端的源碼環(huán)境下進行，而且在自動化腳本的執(zhí)行之前都需要對手機App源碼重新編譯，這種機制導致自動化執(zhí)行效率較低。Appium隔離了手機開發(fā)的源碼環(huán)境和自動化腳本開發(fā)環(huán)境，使自動化測試從手機開發(fā)流程中獨立出來，單獨運行，自動化測試更輕量，提高了測試效率。2手機測試框架搭建

Appium的設計理念和幾大組件可統(tǒng)一Android和IOS的自動化測試，下面通過部署和搭建一個跨平臺的Appium測試框架來介紹其特點。2.1系統(tǒng)環(huán)境準備

跨平臺的手機測試首先需要在PC平臺上建立不同的模擬器。由于IOS平臺的封閉性，不能搭建于Windows平臺，因此本文的框架需要OSX操作系統(tǒng)支持。OSX系統(tǒng)自帶IOS開發(fā)環(huán)境和IOS模擬器，因此Appium可以直接關聯(lián)并啟動相應的IOS模擬器。而對于Android則首先需要下載和安裝Android的SDK開發(fā)環(huán)境，并手工創(chuàng)建相應版本的模擬器。2.2Appium環(huán)境搭建

Appium主要組件由Appium Server和Appium Client 組成，而Appium GUI包括了Appium Server的全部功能，因此搭建Appium 環(huán)境僅需要搭建Appium GUI 和Appium Cient即可。

（1）Appium GUI。由于Appium GUI提供了Windows和OSX雙平臺支持，因此僅需要在其官方網(wǎng)站上下載指定版本并安裝即可。

（2）Appium Client。客戶端的搭建也非常簡單，本文使用Ruby開發(fā)語言實現(xiàn)自動化測試，因此需要下載Appium 的Ruby API，并將這些API導入RubyMine項目。

2.3Cucumber測試框架搭建

Cucumber是運行Appium測試的一種上層驅(qū)動框架，是一種基于行為的測試編寫和管理平臺。Cucumber通過一種類似自然語言的編寫接口，讓不熟悉軟件開發(fā)語言的測試者可以用直觀易懂的接口去組織和運行自動化測試。Cucumber還能與RubyMine開發(fā)環(huán)境完美集成。

3項目測試實現(xiàn)

通過一系列相關組件的安裝和搭建，完成了Appium跨平臺集成開發(fā)和測試環(huán)境。本文通過實現(xiàn)一個跨平臺自動化測試項目來展現(xiàn)本文自動化測試框架的特點和優(yōu)勢。

自動化測試項目實現(xiàn)過程：①底層操作行為封裝；②用戶操作抽象；③檢查點邏輯封裝；④Cucumber測試用例的實現(xiàn)和運行。

3.1底層操作行為封裝

4測試難點解決方案

智能手機和傳統(tǒng)PC平臺操作方式有很大區(qū)別，大部分用戶輸入都是通過各種手勢操作實現(xiàn)的，比如滑動、長按和點擊等操作。在一條相對復雜的測試用例編寫中，需要完整而穩(wěn)定地模擬出一系列用戶的操作組合。而基于不同的架構(gòu)平臺，用戶的操作方式也會不同。本文針對手機測試中的一些難點，提出結(jié)合Appium框架的解決方案。4.1系統(tǒng)級控件操作

目前手機操作系統(tǒng)都有許多系統(tǒng)級別的控件，比如系統(tǒng)提示和系統(tǒng)信息，這些組件原本不屬于手機的應用程序，但是很多情況下都會與系統(tǒng)消息或系統(tǒng)提示交互[5]，影響手機自動化測試的流暢性。由于這些控件并不屬于應用程序本身，因此難以定位也難以抽象成操作對象。要讓自動化腳本流暢運行，首先需要解決系統(tǒng)控件交互的問題。圖2是一個系統(tǒng)級別通知消息的例子。

圖2系統(tǒng)級操作控件

對于這些系統(tǒng)級別操作，Appium框架通過一些通用的平臺驅(qū)動予以解決，比如在IOS平臺中，Appium首先通過檢查和定位系統(tǒng)級別的通知欄目，然后使用相應的接口，用獨立于測試目標應用之外的動作去點擊和關閉這些系統(tǒng)級提示，示例代碼如下：

當下的自動化測試框架都有平臺的局限性，一般來說都是一個工具對應一個平臺，因而要實現(xiàn)不同平臺的自動化測試，就需要對IOS和Android系統(tǒng)開發(fā)不同的測試應用，而由于測試對于框架和項目源碼的依賴性很高[7]，不同平臺之間的測試腳本基本沒有關聯(lián)性，也不能重復利用，因此要實現(xiàn)不同平臺的自動化測試成本會較高。本文實現(xiàn)的框架一大特點是基于不同的平臺，可以利用同一套測試腳本測試，對測試編寫人員來說，平臺的兼容性變得透明，只需要編寫出一個統(tǒng)一的測試腳本就可以運行在不同的平臺上。這種方式將極大提高自動化測試腳本的使用率，節(jié)省編寫和調(diào)試測試腳本的時間。5.2近似于自然語言的測試用例

自動化測試腳本一般來說都由高級語言編寫，其語法和開發(fā)代碼是相同的。由高級語言組織成的測試用例不太容易讓閱讀者理解。要理解一個測試腳本的測試邏輯，首先要能讀懂測試代碼，而有時候測試人員可能不太精通高級語言，編寫自動化腳本較困難。為了解決這個問題，本文使用了Cucumber框架與Appium結(jié)合，通過層級封裝方式，實現(xiàn)了近似于自然語言的、能夠自動化運行的測試用例。這種測試用例易于理解，易于編寫，測試人員可快速熟悉。5.3解決了系統(tǒng)級彈出框?qū)y試運行的影響

當下大部分自動化測試都會與項目源碼綁定，在腳本運行前一般都需要項目的整體編譯，較耗費時間[8]。另外，測試在運行過程中會受到不少系統(tǒng)彈出框的干擾。由于測試項目與源碼綁定，導致要識別和處理系統(tǒng)級彈出框十分困難。本文通過實現(xiàn)Appium提供的平臺驅(qū)動，將測試項目與開發(fā)項目相隔離，使自動化測試獨立運行。同時，通過特定的程序接口，識別并處理系統(tǒng)級的彈出窗和系統(tǒng)消息，使得測試腳本更健壯，運行更流暢。6結(jié)語

本文介紹了手機測試的基本情況，分析了跨平臺手機測試難點，通過對當下一些手機測試工具調(diào)研，選擇成熟的Appium作為跨平臺測試工具。結(jié)合自動化測試框架組件和要素，設計和實現(xiàn)了接近自然語言、易于理解且能夠跨平臺運行的手機自動化測試腳本。參考文獻：

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[6]鄭婷婷，黃英持. Android應用的多設備自動化測試實現(xiàn)[J].軟件導刊，2016，15（4）：9697.

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[8]張舜堯. 手機自動化測試系統(tǒng)設計淺析[J].開發(fā)研究與設計技術，2007（20）：412413.

責任編輯（責任編輯：杜能鋼）

第1期 周甄珍，王浩宇：基于GJB5000A三級過程域的軟件開發(fā)管理探討軟 件 導 刊2017年標題