基于改進(jìn)V模型的軟件測(cè)試過(guò)程研究

申曉彥 郭佳旭 曹春芳 楊薇 姚素娟 王霞 邢璐 張曄

摘要：軟件測(cè)試過(guò)程在軟件開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著重要作用，傳統(tǒng)的基于V模型的軟件測(cè)試過(guò)程比較滯后，在軟件代碼完成之后才開(kāi)始測(cè)試活動(dòng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)軟件缺陷時(shí)需要付出較大的代價(jià)。該文提出了一種改進(jìn)的軟件測(cè)試過(guò)程，將測(cè)試過(guò)程中的確定測(cè)試需求、制定測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)測(cè)試用例三個(gè)環(huán)節(jié)，與軟件需求分析、軟件概要設(shè)計(jì)、軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)活動(dòng)并行開(kāi)展，有助于在軟件開(kāi)發(fā)早期發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷，能夠有效提升軟件質(zhì)量、縮短軟件開(kāi)發(fā)周期、降低軟件開(kāi)發(fā)成本。

關(guān)鍵詞：測(cè)試需求;測(cè)試計(jì)劃;測(cè)試設(shè)計(jì);分析與總結(jié)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）09-0081-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著軟件規(guī)模的攀升、軟件功能的復(fù)雜化、軟件缺陷的影響加劇，軟件測(cè)試的重要性日益凸顯。為了保證軟件測(cè)試的效率及質(zhì)量，需要采用規(guī)范化的軟件測(cè)試過(guò)程。

軟件測(cè)試過(guò)程指一個(gè)定義好的、受控制的、由人來(lái)執(zhí)行的過(guò)程，集成了測(cè)試概念、測(cè)試策略、測(cè)試技術(shù)和測(cè)試度量。軟件測(cè)試過(guò)程支持測(cè)試活動(dòng)，為測(cè)試小組提供從測(cè)試計(jì)劃到測(cè)試輸出評(píng)價(jià)的指導(dǎo)。

本文對(duì)軟件測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了深入的研究和分析，在原有V模型軟件測(cè)試過(guò)程[1]的基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)的軟件測(cè)試過(guò)程，使軟件測(cè)試的設(shè)計(jì)階段與軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程并行開(kāi)展，可在軟件開(kāi)發(fā)早期發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷，如：軟件需求的不可測(cè)試性、異常情況下軟件的缺陷等問(wèn)題，能夠有效提升軟件質(zhì)量、縮短軟件開(kāi)發(fā)周期。

1 概述

傳統(tǒng)的基于V模型的軟件測(cè)試過(guò)程如圖1所示，它將軟件測(cè)試與軟件設(shè)計(jì)階段分開(kāi)，且軟件測(cè)試在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中處于比較靠后的階段，由此使得軟件設(shè)計(jì)階段的缺陷，在軟件開(kāi)發(fā)后期才能被發(fā)現(xiàn)，而此時(shí)修改軟件將要付出較大的代價(jià)，容易導(dǎo)致軟件開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)。

為使軟件測(cè)試盡早介入軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，本文中提出在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期階段，開(kāi)展軟件測(cè)試設(shè)計(jì)，與軟件需求分析、軟件概要設(shè)計(jì)、軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)活動(dòng)并行開(kāi)展，改進(jìn)后的軟件測(cè)試過(guò)程如圖2所示。

由上圖可知，軟件開(kāi)發(fā)的每個(gè)階段都有與之對(duì)應(yīng)的測(cè)試活動(dòng)，軟件測(cè)試與軟件開(kāi)發(fā)緊密相關(guān)，且貫穿于整個(gè)軟件生命周期。

2 軟件測(cè)試過(guò)程

根據(jù)測(cè)試對(duì)象與軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，可將測(cè)試過(guò)程劃分四個(gè)階段，即單元測(cè)試、集成測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試。

每個(gè)階段的測(cè)試過(guò)程基本一致，可概括為：確定測(cè)試需求、制定測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)測(cè)試用例、執(zhí)行測(cè)試、分析測(cè)試數(shù)據(jù)、總結(jié)測(cè)試活動(dòng)[2-4]，如圖3所示。其中，確定測(cè)試需求、制定測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)測(cè)試用例三個(gè)環(huán)節(jié)，可在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程早期開(kāi)展。即確定系統(tǒng)測(cè)試需求、制定系統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)系統(tǒng)測(cè)試用例，可與系統(tǒng)需求分析并行開(kāi)展;確定軟件測(cè)試需求、制定軟件測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)軟件測(cè)試用例，可與軟件需求分析并行開(kāi)展;確定集成部件測(cè)試需求、制定集成部件測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)集成部件測(cè)試用例，可與概要設(shè)計(jì)并行開(kāi)展;確定單元測(cè)試需求、制定單元測(cè)試計(jì)劃、設(shè)計(jì)單元測(cè)試用例，可與詳細(xì)設(shè)計(jì)并行開(kāi)展。

2.1 確定測(cè)試需求

根據(jù)軟件任務(wù)書(shū)、軟件需求說(shuō)明、軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明等相關(guān)內(nèi)容，從軟件功能、軟件性能、軟件外部接口、各軟件之間的接口、軟件模塊之間的接口、軟件可靠性、軟件安全性、語(yǔ)句或分支覆蓋率等方面，在軟件開(kāi)發(fā)階段早期，確定各項(xiàng)測(cè)試需求。

2.2 制定測(cè)試計(jì)劃

根據(jù)測(cè)試需求的內(nèi)容，按照如下步驟，規(guī)劃具體的測(cè)試活動(dòng)，制定測(cè)試計(jì)劃：

1）確定參與測(cè)試的人員及分工;

2）提出測(cè)試所需的軟、硬件工具與設(shè)備;

3）規(guī)劃測(cè)試所需的環(huán)境，該環(huán)境可以是實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，也可以是模擬的運(yùn)行環(huán)境。如果采用模擬環(huán)境，則應(yīng)將測(cè)試環(huán)境與真實(shí)環(huán)境進(jìn)行比較，對(duì)二者之間的差異性進(jìn)行分析說(shuō)明;

4）按照測(cè)試需求，確定測(cè)試范圍，策劃需要開(kāi)展測(cè)試內(nèi)容，以及測(cè)試進(jìn)展順序;

5）針對(duì)測(cè)試內(nèi)容，預(yù)計(jì)測(cè)試開(kāi)展時(shí)間及進(jìn)度安排;

6）制定測(cè)試評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與測(cè)試終止條件。

根據(jù)上述內(nèi)容，制定軟件測(cè)試計(jì)劃，用于指導(dǎo)測(cè)試工作。

2.3 設(shè)計(jì)測(cè)試用例

根據(jù)軟件測(cè)試需求、測(cè)試范圍、及測(cè)試內(nèi)容，設(shè)計(jì)測(cè)試用例，測(cè)試用例的類型可從以下幾方面考慮[3，5]：

1）功能測(cè)試;2）性能測(cè)試;3）外部接口測(cè)試;4）內(nèi)部接口測(cè)試;5）可靠性、安全性測(cè)試;6）邊界測(cè)試;7）余量測(cè)試;8）強(qiáng)度測(cè)試;9）時(shí)序測(cè)試。

按照測(cè)試級(jí)別的不同要求設(shè)計(jì)測(cè)試用例，可采用等價(jià)類劃分、邊界值分析、錯(cuò)誤推測(cè)法[6]、因果圖等方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例。測(cè)試用例應(yīng)兼顧測(cè)試的充分性和測(cè)試的效率，以及測(cè)試的可操作性和可復(fù)用性。設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：

1）測(cè)試輸入及條件，應(yīng)包含正常范圍、異常范圍的輸入，以及輸入的時(shí)間與順序;

2）測(cè)試步驟，即測(cè)試執(zhí)行的具體過(guò)程;

3）預(yù)期測(cè)試結(jié)果，對(duì)每一步產(chǎn)生的結(jié)果均應(yīng)給出預(yù)期結(jié)果;

4）評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)則，包括輸出可能的變化范圍、最大/最小測(cè)試持續(xù)時(shí)間等;

5）測(cè)試終止條件，即正?；虍惓＝Y(jié)束測(cè)試的條件。

與此同時(shí)，提出需求文檔、設(shè)計(jì)文檔中存在的各種缺陷，如：某項(xiàng)需求不具備可測(cè)試性、多個(gè)需求點(diǎn)之間存在邏輯矛盾、軟件對(duì)于異常情況的防御能力不足等，以便于軟件需求開(kāi)發(fā)人員、軟件設(shè)計(jì)人員盡早發(fā)現(xiàn)并修改相關(guān)缺陷。

2.4 執(zhí)行測(cè)試

當(dāng)軟件代碼滿足執(zhí)行測(cè)試條件時(shí)，按以下順序執(zhí)行測(cè)試活動(dòng)：

1）將測(cè)試所需的各項(xiàng)軟、硬件資源準(zhǔn)備到位，并搭建測(cè)試平臺(tái);

2）編寫(xiě)測(cè)試所需的驅(qū)動(dòng)程序、樁程序;

3）根據(jù)設(shè)計(jì)的測(cè)試用例，按步驟逐項(xiàng)執(zhí)行;

4）記錄每一步的測(cè)試結(jié)果，并將其與預(yù)期測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，按照評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)則，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判定;

5）如果測(cè)試結(jié)果正確，測(cè)試全部通過(guò)，則可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)“分析測(cè)試結(jié)果”;否則進(jìn)入第6步;

6）記錄并提交測(cè)試發(fā)現(xiàn)的Bug;

7）修正處理Bug，并記錄Bug的原因分析及解決措施;

8）針對(duì)修改的內(nèi)容進(jìn)行影響域分析，確定回歸測(cè)試用例，避免因更改引發(fā)新的缺陷。在確定回歸測(cè)試用例時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)試充分性對(duì)已有的測(cè)試用例集進(jìn)行約簡(jiǎn)，減少測(cè)試用例集的冗余度，提高軟件測(cè)試的效率[7];

9）執(zhí)行回歸測(cè)試用例，如果測(cè)試用例通過(guò)，則可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)“分析測(cè)試結(jié)果”;否則轉(zhuǎn)入第6步。

2.5 分析測(cè)試數(shù)據(jù)

每個(gè)階段測(cè)試結(jié)束后，采集測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)，如：測(cè)試用例通過(guò)情況、測(cè)試用例新增或修改情況、缺陷數(shù)、缺陷的分布、缺陷關(guān)閉情況、測(cè)試實(shí)際執(zhí)行時(shí)間等。

并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出相關(guān)的分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如：缺陷發(fā)現(xiàn)的效率、缺陷率、缺陷密度、缺陷關(guān)閉率等。必要時(shí)，可對(duì)各個(gè)模塊（或功能、接口）進(jìn)行缺陷分析。測(cè)試經(jīng)驗(yàn)表明，測(cè)試缺陷越多的部分，其隱藏的缺陷也越多。

在采集與分析測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，可采用測(cè)試過(guò)程管理平臺(tái)自動(dòng)收集相關(guān)數(shù)據(jù)[8]，有助于提升采集、分析數(shù)據(jù)的效率與準(zhǔn)確率。

通過(guò)上述分析，可以為開(kāi)發(fā)人員提供清晰的軟件分析結(jié)果，使其了解缺陷主要集中在哪些軟件功能、接口或模塊，以便于在后續(xù)開(kāi)發(fā)時(shí)予以關(guān)注，避免同類問(wèn)題重復(fù)發(fā)生。

2.6 總結(jié)測(cè)試活動(dòng)

對(duì)各階段的測(cè)試活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果和通過(guò)準(zhǔn)則，從以下方面評(píng)價(jià)測(cè)試工作和被測(cè)軟件，并形成測(cè)試報(bào)告。

1）測(cè)試的充分性;2）測(cè)試執(zhí)行及通過(guò)情況;3）測(cè)試發(fā)現(xiàn)的缺陷、缺陷分析及缺陷關(guān)閉情況;4）測(cè)試遺留缺陷描述，及其對(duì)軟件的影響;5）測(cè)試環(huán)境與實(shí)際環(huán)境的差異，以及差異對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響;6）提供測(cè)試結(jié)論，測(cè)試是否通過(guò);并可描述各項(xiàng)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果、測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況等;7）從被測(cè)軟件的設(shè)計(jì)、編碼等方面，提出改進(jìn)建議。

3 結(jié)論

軟件測(cè)試的目的就是發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷、提高軟件的質(zhì)量。改進(jìn)后的軟件測(cè)試過(guò)程，在盡早發(fā)現(xiàn)軟件缺陷、提高軟件質(zhì)量、縮短軟件研制周期等方面，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在軟件研制項(xiàng)目中采用上述軟件測(cè)試過(guò)程，可在軟件需求分析、軟件概要設(shè)計(jì)、軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)軟件缺陷，約占軟件缺陷總數(shù)的15%—20%;從而可以有效降低修改軟件缺陷而耗費(fèi)的人力、物力資源，并可使軟件研制周期縮短約10%—20%。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】