Robot框架下的軟件自動化測試技術(shù)

北京中電普華信息技術(shù)有限公司 張露雨 李 佳

軟件開發(fā)技術(shù)發(fā)展得越來越快的同時對軟件質(zhì)量的要求越來越高，測試變得尤為重要，軟件測試是質(zhì)量保證的重要手段。隨著開發(fā)周期日益縮短以及系統(tǒng)越來越復(fù)雜，手工測試很難在短時間內(nèi)完成高質(zhì)量的測試，會耗費大量的人力物力。引入自動化測試，可以明顯縮短測試工期，減少人力物力成本。自動化測試已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種類型的測試中。本文主要內(nèi)容有：自動化測試的優(yōu)缺點、適用范圍，自動化測試框架及工具、Robot Framework在項目中的應(yīng)用、常見問題處理方式等。

近幾年來，人們對軟件質(zhì)量的要求越來越高，軟件生命周期中軟件測試工作變得越來越重要，軟件測試是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的手工測試速度慢、效率低，當(dāng)測試周期很長、重復(fù)性操作過多時，手工測試很容易變得枯燥無味，也可能會出現(xiàn)由于間隔時間過長，缺陷描述不清晰等因素，導(dǎo)致回歸測試無法重現(xiàn)問題；自動化測試可以提高測試效率，減少測試時間，很好的解決了手工測試的瓶頸。本文將圍繞Robot框架分析研究自動化測試技術(shù)在項目中的應(yīng)用。

1 自動化測試意義及適用項目特征

1.1 自動化測試的意義

自動化測試是將手工測試行為轉(zhuǎn)換為機(jī)器執(zhí)行的一個過程，即通過自動執(zhí)行程序語言編寫的測試腳本模擬手工執(zhí)行測試用例對軟件進(jìn)行測試。我們通常所說的自動化測試主要是說通過程序設(shè)計，使計算機(jī)按照預(yù)定的流程自動測試軟件，自動記錄軟件缺陷以及自動分析測試結(jié)果的一種測試，自動化測試可以節(jié)省人力資源、時間和硬件資源，有效提高測試效率。

一般情況下，大型軟件開發(fā)項目測試工作量普遍很大，測試又是軟件生命周期中十分重要的環(huán)節(jié)，幾乎占據(jù)一半的時間來進(jìn)行軟件測試，一些可靠性要求非常高的軟件，測試甚至可以占據(jù)更多的時間，一個軟件從開發(fā)到上線需要經(jīng)過很多次的回歸測試，每一次回歸測試工作存在大量重復(fù)性操作的情況，并要求做到細(xì)致準(zhǔn)確，自動化測試最適合代替人工去完成大量的重復(fù)性工作。

表1展示了自動化測試的優(yōu)勢及手工測試的局限性。

雖然與手工測試相比，自動化測試具有很大優(yōu)勢，但自動化測試也有自己的限制，自動化測試往往是提供一個框架、一種工具，維護(hù)難度較大，且不是所有的測試用例都可以轉(zhuǎn)化為自動化測試用例，例如數(shù)據(jù)正確性、頁面布局是否美觀、業(yè)務(wù)邏輯是否滿足需求等還是需要手工測試來完成，此時手工測試發(fā)現(xiàn)的缺陷比自動化測試發(fā)現(xiàn)的缺陷更多。自動化測試可以提高效率、復(fù)用性、可靠性等，雖然有很多優(yōu)點，但也只是軟件測試的一部分，無法完全代替手工測試，自動化測試是對手工測試的一種補(bǔ)充。

表1 自動化測試與手工測試

1.2 適合自動化測試項目特征

一般情況下，項目滿足以下幾點可采用自動化測試。

（1）項目周期足夠長

自動化測試前期需要很多準(zhǔn)備工作，自動化測試框架的設(shè)計、測試腳本的編寫及調(diào)試均需要相對較長的時間來完成。如果項目周期較短，沒有足夠的時間去支持以上工作，那么此類項目就不適合做自動化測試。

（2）軟件需求穩(wěn)定，不會頻繁變動

測試腳本維護(hù)成本很大程度上會受測試腳本穩(wěn)定性的影響，針對頻繁變動需求的項目來說，測試人員需時刻關(guān)注并更新與變更后需求相關(guān)的測試腳本。測試腳本的維護(hù)本身也是一個代碼開發(fā)、調(diào)試的過程，必要的時候可能還需要修改自動化測試框架，如果維護(hù)測試腳本的成本高于節(jié)省人力的成本，則說明此類項目不適合進(jìn)行自動化測試。如果一個項目中部分模塊需求穩(wěn)定，則可僅針對這些模塊進(jìn)行自動化測試，其余模塊依然采用手工測試。

（3）需要在多種平臺上重復(fù)運(yùn)行相同測試場景

對于需要在多種瀏覽器或者大量不同移動端上執(zhí)行相同測試場景的項目，如果采用手工測試則需要將每個測試用例反復(fù)執(zhí)行多次，自動化測試是此類項目一個不錯的選擇，可以減少大量重復(fù)性操作，提高測試效率。

2 自動化測試框架簡要介紹

自動化測試已經(jīng)在測試行業(yè)廣泛應(yīng)用，如何選擇一個合適的測試框架變得尤為重要。為此，我們需要了解目前行業(yè)中主流的自動化測試框架，這樣才能從中選擇最適合自己接觸的項目的測試框架?，F(xiàn)在主流的自動化測試框架有：Robot Framework、RedwoodHQ、Jasmine、Pytest等。

2.1 主流自動化測試框架簡介

（1）Robot Framework

Robot Framework（RF）是用于驗收測試和驗收測試驅(qū)動開發(fā)（ATDD）的自動化測試框架。基于Python編寫，但也可以在Jython（Java）和IronPython（.NET）上運(yùn)行，提供跨平臺支持（Windows、Linux或MacOS）。

首先Robot Framework使用關(guān)鍵字驅(qū)動測試的方法，這樣簡化了自動化測試過程，對于沒有編程經(jīng)驗的測試人員來說使用Robot Framework編寫的測試數(shù)據(jù)更加便于理解。其次Robot Framework由各種獨立項目開發(fā)的測試庫和工具組成，生態(tài)系統(tǒng)相對較為豐富，且Robot Framework具有較高的可擴(kuò)展性，對于未來市場和行業(yè)出現(xiàn)的變化有較好的應(yīng)對能力。

（2）RedwoodHQ

RedwoodHQ可以使用大部分流行的編程語言來編寫測試腳本，比如JAVA、C#、Python，并且RedwoodHQ支持多人協(xié)作編寫并運(yùn)行測試用例。RedwoodHQ關(guān)注一個重大項目的全部測試過程，可以說是目前主流平臺中對用戶、測試人員最友好的測試平臺。

（3）Jasmine

Jasmine適用于網(wǎng)頁項目、Node.js項目，是一個由JavaScript的行為驅(qū)動開發(fā)的測試框架，也是一個單元測試框架。但是除了JavaScript之外Jasmine還可以在Python、Ruby語言運(yùn)行，并且可以在服務(wù)器端運(yùn)行客戶端測試。Cis支持比較廣泛，且內(nèi)置用于斷言的語法，使用起來十分方便。但是Jasmine難以異步測試且大多數(shù)情況下Jasmine需要一個測試運(yùn)行器才能進(jìn)行測試。

（4）Pytest

Pytest是基于python語言的單元測試框架，適用于復(fù)雜度低且規(guī)模較小的項目。使用起來相當(dāng)簡潔高效。最大的特點就是易于使用，它入門簡單，對沒有代碼編程經(jīng)驗的人相對容易上手。官方提供了相當(dāng)多的支持文檔與參考實例，支持參數(shù)化操作，支持部分測試步驟的跳過，可以重復(fù)執(zhí)行失敗的case，對第三方插件兼容性較高，并支持自定義擴(kuò)展。且Pytest編寫代碼相對簡單，代碼容錯率較高，可以搭配圖形用戶界面一起使用，使測試工作可以進(jìn)行得更加輕松。但是Pytest只適用于復(fù)雜度、系統(tǒng)規(guī)模都不大的項目，性能和運(yùn)行效率方面無法支持市面上規(guī)模較大的系統(tǒng)。

綜上所述，從擴(kuò)展性、易用性、測試人員能力等方面綜合考慮得出結(jié)論Robot Framework框架是最適合當(dāng)前公司項目使用的自動測試框架。

2.2 Robot Framework詳細(xì)介紹

Robot Framework是一款使用python創(chuàng)建的用于功能自動化測試框架，由于Robot Framework支持多個客戶端或者多個接口同時同步測試，又具有很高的擴(kuò)展性，且可以通過關(guān)鍵字驅(qū)動，使用效率較高、難度較低，所以Robot Framework目前在測試行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

（1）Robot Framework使用txt文件保存測試用例，使用制表符分隔數(shù)據(jù)，便于適應(yīng)不同的編輯軟件使用，甚至可以使用excel等軟件創(chuàng)建用例，使用十分方便。沒有編程基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)人員也可以使用Robot Framework框架編寫測試用例。

（2）設(shè)計測試用例時可以根據(jù)使用需要設(shè)置變量，且Robot Framework架構(gòu)支持常用的循環(huán)語句，有利于測試用例的泛用和復(fù)用。

（3）支持標(biāo)簽操作，可以對測試用例進(jìn)行分類，便于規(guī)范測試用例。執(zhí)行時可以只執(zhí)行部分測試用例。

（4）Robot Framework框架支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動、關(guān)鍵字驅(qū)動在內(nèi)的多種驅(qū)動。

（5）Robot Framework框架支持對現(xiàn)有關(guān)鍵字的調(diào)用，可以以現(xiàn)有關(guān)鍵字為基礎(chǔ)創(chuàng)建新的關(guān)鍵字，方便創(chuàng)建更加復(fù)雜更加高級的測試用例。

（6）Robot Framework框架生成的測試報告、測試日志均是html格式文件，方便閱讀，方便提供給沒有編程能力的管理人員閱讀。

（7）Robot Framework自帶事件的監(jiān)聽接口，用戶可以自行定義測試用例執(zhí)行前執(zhí)行后的對應(yīng)動作。方便自定義測試用例中的前置條件和后置條件，便于測試用例的連續(xù)操作，能有效提高測試用例的泛用性和復(fù)用性。

（8）Robot Framework內(nèi)置命令接口，可以使用XML格式進(jìn)行輸出，可以與其他測試工具、管理工具結(jié)合使用，進(jìn)而實現(xiàn)整個測試過程的持續(xù)集成。

（9）Robot Framework內(nèi)含大量的測試庫，可自動識別、操縱被測對象。

（10）Robot Framework提供了遠(yuǎn)程測試執(zhí)行的接口、支持遠(yuǎn)程調(diào)試，方便線上交流。非集中辦公的項目也可以使用Robot Framework進(jìn)行測試。

（11）Robot Framework基于python語言開發(fā)，相對較為便于初學(xué)者理解。

3 Robot框架在自動化測試中的應(yīng)用

我司電力營銷系統(tǒng)開發(fā)周期較長，系統(tǒng)功能較多，涉及了三百多個功能，功能結(jié)構(gòu)類似，其中增刪改查等基本維護(hù)類操作占據(jù)整個系統(tǒng)功能的70%左右，為了適應(yīng)大眾的瀏覽器使用習(xí)慣，該系統(tǒng)需要做目前主流瀏覽器（IE8及以上、chrome50及以上、firefox50及以上版本）的兼容性測試。如果單純靠手工來進(jìn)行測試，需要做大量重復(fù)性操作，既費力又耗時，重復(fù)性操作持續(xù)時間過長的話，可能會有一些測試點會被遺漏，回歸測試時也不能確保盡可能覆蓋測試點。針對這些功能開發(fā)自動化腳本進(jìn)行測試是一個很不錯的選擇，接下來簡單介紹下基于Robot框架的自動化測試應(yīng)用，選取新增渠道類型功能為例。

3.1 Robot framework自動化測試環(huán)境搭建

（1）安裝python，安裝完成后配置環(huán)境變量。

（2）安裝wxPython。

（3）安裝Robot framework。

（4）安裝robotframework-ride（RIDE是一個圖形界面的用于創(chuàng)建、組織、運(yùn)行測試的軟件）。

（5）安裝selenium2library。

（6）下載各瀏覽器版本對應(yīng)的驅(qū)動并拷貝到python安裝目錄下。

3.2 編寫測試腳本

登錄腳本編寫及調(diào)試：

該系統(tǒng)需要對瀏覽器兼容性進(jìn)行測試，可以在open browser的瀏覽器參數(shù)部分輸入chrome、ie（默認(rèn)為firefox，可不用輸入），并輸入測試地址、用戶名密碼進(jìn)行登錄操作，由于后續(xù)操作基于登錄功能，為了節(jié)省腳本錄制時間，將登錄腳本進(jìn)行封裝，后續(xù)操作時可直接使用，如圖1所示。

新增功能腳本編寫及調(diào)試：

（1）調(diào)試腳本時，如果遇到頁面跳轉(zhuǎn)后一直返回找不到元素的錯誤，先不用急著改腳本，可能原因是切換新頁面后頁面內(nèi)容較多，部分元素還沒有加載完畢，導(dǎo)致找不到元素，可以在定位元素之前插入一條sleep操作，一般可以解決由于頁面內(nèi)容未加載完導(dǎo)致的定位元素失敗問題，如果插入sleep依然找不到元素，接下來可以繼續(xù)查看是否是元素定位有誤。

（2）自動化測試常用元素定位方法有8種，包括：id定位、name定位、class定位、tag定位、link定位、partial_link定位、xpath定位、CSS定位。其中xpath定位時，使用瀏覽器中開發(fā)人員工具（F12）選中頁面元素后，右鍵copy其XPath，粘貼至ride中，部分頁面元素的XPath沒有明顯的id、name等唯一值屬性，只能從頁面html標(biāo)簽開始向下尋找，如“/html/body/div /test /div/div/……/div[2]/button”，直接將其粘貼至ride中調(diào)試不成功，會報element not Found的錯誤，出現(xiàn)這種情況的原因主要是根據(jù)維護(hù)的元素定位路徑未找到元素，此時需要將其格式轉(zhuǎn)化為腳本執(zhí)行時要求的格式，以//開始，//后面為元素唯一標(biāo)識（路徑唯一的部分可用*替代）。

（3）selenium2library測試庫中常用點擊操作相關(guān)關(guān)鍵字包括：click button、click element、click link、click image等，由于該系統(tǒng)功能菜單/功能按鈕大多使用鼠標(biāo)放在菜單名稱處無需點擊即可顯示下級菜單，因此不能單純采用click element、click button等點擊操作關(guān)鍵字來編寫該測試腳本，需要引入mouse up關(guān)鍵字來進(jìn)行編寫。由于該模塊功能均需要進(jìn)入同一模塊菜單進(jìn)行操作，為了方便復(fù)用，將進(jìn)入菜單過程進(jìn)行封裝，如圖2所示。

圖1 登錄腳本編寫及調(diào)試

圖2 新增功能腳本編寫及調(diào)試

圖3 新增功能腳本編寫及調(diào)試

（4）參數(shù)化，robot framework-ride提供參數(shù)化設(shè)置，通過參數(shù)化設(shè)置可在腳本中引入變量，以此來解決一些特殊場景的需求。如頁面字段存在超長字符校驗時，可將該字段參數(shù)值設(shè)置為固定長度的變量，以此來避免手動輸入大量數(shù)據(jù)帶來的工作量。如果遇到頁面字段需要輸入唯一值的情況，也可將該字段參數(shù)值設(shè)置為變量的形式，為該變量賦值為隨機(jī)數(shù)等不易重復(fù)生成的數(shù)據(jù)，如圖3所示。

（5）添加檢查點，檢查點需要根據(jù)實際系統(tǒng)實現(xiàn)來進(jìn)行查找并添加，該系統(tǒng)新增成功后返回查詢頁面，頁面提示“成功”，因此添加檢查點可以使用關(guān)鍵字Page Should Contain，查找內(nèi)容為“成功”。如果可以找到“成功”，說明該用例執(zhí)行后新增數(shù)據(jù)成功，否則新增失敗，如圖4所示。

3.3 執(zhí)行腳本

執(zhí)行方式選擇pybot，點擊【start】開始執(zhí)行測試用例腳本，用例執(zhí)行結(jié)束后，輸出信息、運(yùn)行日志以及結(jié)果報告生成保存至臨時文件夾，可以直接使用瀏覽器打開路徑進(jìn)行查看，如圖5所示。

圖4 新增功能腳本編寫及調(diào)試

圖5 執(zhí)行腳本

圖6 分析結(jié)果

圖7 分析結(jié)果

3.4 分析結(jié)果

Report顯示所有用例執(zhí)行結(jié)果，包括用例總數(shù)、成功數(shù)、失敗數(shù)以及執(zhí)行時間，Pass為用例通過，F(xiàn)ail為用例不通過，如圖6所示。

如果想查看具體執(zhí)行情況，可點擊用例名稱鏈接跳轉(zhuǎn)至運(yùn)行日志頁面查看詳情，如圖7所示。

4 自動化測試常見問題的解決方案

4.1 錄制腳本需要消耗大量時間

錄制測試用例腳本需要耗費大量時間，對于中小型項目來說，使用自動化測試偶反而會拖慢項目的進(jìn)度。對于開發(fā)初期的項目，由于各個流程尚未開發(fā)完成，需求變化比較頻繁，編寫好的用例可能沒多久就完全不能用了，導(dǎo)致自動化測試用例的復(fù)用性大幅度降低。對以上類型項目可轉(zhuǎn)換測試策略：對于中小型項目，主要采取手工測試的方法，只對某些復(fù)用性較強(qiáng)且需要反復(fù)測試的項目進(jìn)行自動化測試。對于大型項目，項目初期不進(jìn)行自動化測試，通常等到項目中期，流程設(shè)計基本確定之后再進(jìn)行自動化測試。

4.2 修改代碼后腳本無法復(fù)用

開發(fā)修改代碼后再執(zhí)行用例報錯，需要重新閱讀代碼修改用例。

大型項目參與人員較多，不同開發(fā)人員修改代碼經(jīng)常會導(dǎo)致以前的測試用例無法繼續(xù)執(zhí)行。測試需要重新閱讀代碼進(jìn)行排查，費時費力。有時由于測試人員代碼閱讀能力不夠，花很久也無法修正用例。對此團(tuán)隊可以安排測試人員和開發(fā)人員不再按照職責(zé)化分工作，整個項目盡量按照負(fù)責(zé)模塊劃分，讓負(fù)責(zé)同一部分的業(yè)務(wù)、開發(fā)、測試人員坐在一起，并要求在用例無法復(fù)用且問題較難解決的時候開發(fā)人員配合測試人員進(jìn)行修改。

4.3 自動化測試不夠細(xì)致

自動化測試只能發(fā)現(xiàn)既定的缺陷，對于新出現(xiàn)的缺陷有時無法識別。

自動化測試可以驗證流程不通，界面報錯等問題，但是對于界面設(shè)計錯位或者不美觀、等GUI問題一般無法識別。輸入預(yù)先設(shè)定的測試數(shù)據(jù)或測試數(shù)據(jù)組合之外的情況如果出現(xiàn)BUG，也無法識別。對此團(tuán)隊決定采用手工測試與自動化測試結(jié)合的方式進(jìn)行測試。每輪首先進(jìn)行自動化測試，在自動化測試的主要問題解決后開始手工測試，盡量排查出自動化測試無法識別的問題。

4.4 系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜不好定位元素

現(xiàn)在常用的元素定位方法有8種：1）通過id定位；2）通過name定位；3）通過tag定位；4）通過class定位；5）通過css定位；6）通過link定位；7）通過partial_link定位；8）通過xpath定位。但是如果項目開發(fā)時沒有為元素設(shè)置唯一的標(biāo)識，那么定位元素會十分困難，且代碼修改后用例極有可能無法復(fù)用。對此團(tuán)隊可以規(guī)范開發(fā)過程，盡量對所有元素設(shè)定唯一標(biāo)識，并且規(guī)范標(biāo)識設(shè)定規(guī)則，這樣不僅規(guī)范了代碼書寫要求，還使代碼更便于閱讀與整改。對于無法設(shè)定唯一標(biāo)識或者較難定位的元素，開發(fā)人員將配合測試人員進(jìn)行定位。有時也可以為了方便測試對部分元素先設(shè)定臨時的唯一標(biāo)識，項目測試基本結(jié)束時再刪去標(biāo)識，進(jìn)行相關(guān)功能的手工測試，保證刪去標(biāo)識對系統(tǒng)流程驗證沒有影響。

自動化測試技術(shù)還在不斷的發(fā)展，雖然還有很多不成熟的地方，或許最終也無法完全取代手工測試，但是自動化測試帶給項目的便利與效率是毋庸置疑的，在科技日新月異、技術(shù)突飛猛進(jìn)的時代，期待著自動化測試在未來能帶給我們更多驚喜。