基于人工智能模型的軟件自動化測試方法及系統(tǒng)應用

戎陽楓，王彪，李珂冉

國家電網(wǎng)有限公司客戶服務中心，天津，300304

0 引言

在現(xiàn)代社會發(fā)展中，我國軟件測試技術手段還處于初級階段，在軟件測試的全過程中，制定測試計劃、確定測試步驟、問題跟蹤處理、測試結(jié)果分析等階段都存在一定問題，因此軟件測試過程的質(zhì)量檢查和應用評估比較困難。現(xiàn)如今，國內(nèi)大部分計算機系統(tǒng)都屬于分布式計算環(huán)境，會將客戶機/服務器看作計算模式，利用Windows、Unix操作系統(tǒng)和Sybase、Oracle數(shù)據(jù)庫進行測試分析，在操作期間，會選擇多種測試技術和應用工具，而數(shù)據(jù)采集和管理評估難度較高。面對不斷提高的信息技術水平，我國學者在了解現(xiàn)有軟件測試狀況和國外軟件測試管理產(chǎn)品后，提出基于人工智能模型進行優(yōu)化創(chuàng)新，以此解決傳統(tǒng)軟件自動化測試方法和系統(tǒng)應用存在的問題，真正滿足分布式環(huán)境下的軟件測試需求。

1 人工智能和軟件測試自動化管理的基本概念

1.1 人工智能

人工智能是指研究開發(fā)用于模擬、延伸和拓展人類智能的理論、方法、技術以及應用系統(tǒng)，是現(xiàn)代社會發(fā)展的一門新興技術科學，研究內(nèi)容包含了專家系統(tǒng)、圖像識別、語言識別、機器人、自然語言處理等。這項概念最早出現(xiàn)在1956年的Dartmouth學會中，在此之后各國學者通過實踐研究逐漸擴展了人工智能的概念。隨著時代發(fā)展和技術進步，人工智能這門科學的具體目標也隨著時代發(fā)展產(chǎn)生了變化。

1.2 軟件測試自動化管理

從本質(zhì)上講，軟件測試自動化管理就是利用計算機操作取代人工檢測，嚴格按照軟件規(guī)程進行檢測分析，重點研究測試結(jié)果和預想結(jié)果，以此發(fā)現(xiàn)軟件本身存在的不足并有效完善[1]。在計算機技術飛速發(fā)展中，市場中的軟件應用變得越發(fā)復雜，但大部分軟件在使用之前都是由公司投入資金研發(fā)出來的，所以為了保障產(chǎn)品可以正常運行，公司往往會進行軟件測試，這就催生了軟件測試管理系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，我國在政策、資金等方面大力支持計算機行業(yè)的專業(yè)人員發(fā)表軟件測試自動化系統(tǒng)應用的研究成果。

2 軟件自動化測試方法及系統(tǒng)應用的研究意義

第一，提高測試工作的全面性。由于部分功能比較完善的軟件項目在發(fā)布新版本時，很多功能和整體界面與上一版本基本一致，所以要利用自動化測試系統(tǒng)全面分析，以此確保新版本的系統(tǒng)功能可以正常運行。第二，提高測試工作效率，減少成本支出。在項目研究測試期間，需要大量的時間和人力進行重復性測試分析，而自動化測試系統(tǒng)可以有效解決這一問題，避免工作人員進行大量重復操作，有效提高項目測試的工作效率。第三，軟件自動化測試具有可重復性和一致性。由于軟件測試是一項操作復雜且重復性較高的任務，而自動化測試系統(tǒng)可以利用自動化工具取代原本的人工處理模式，且每次測試研究都呈現(xiàn)出一致性的特征，這在傳統(tǒng)手工測試操作中難以實現(xiàn)。第四，有效利用各項資源。如果自動化測試分析處在理想狀態(tài)下，那么整個過程將會按照預期設定計劃自動運行，員工在工作之余也可以自主完成相關測試，不會過度浪費企業(yè)的機器資源[2]。

3 以Selenium為核心的Web自動化測試框架設計與實現(xiàn)

3.1 自動化測試框架

針對目前軟件測試面臨的問題，有學者在構(gòu)建軟件自動化測試平臺時，提出了如圖1所示的框架。

圖1 軟件自動化測試框架結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合圖1分析可知，整體框架分為兩部分內(nèi)容：一部分是指在服務器中運行的軟件測試自動化管理系統(tǒng)，另一部分是指在客戶端有序完成自動化測試腳本。在工作狀態(tài)下，整體平臺需要客戶端和服務端共同發(fā)揮作用，只有這樣才能建立平臺數(shù)據(jù)庫。如果對整體平臺架構(gòu)進行細分處理，那么可以得到三部分內(nèi)容。首先，自動化Web管理系統(tǒng)。這一系統(tǒng)設計包含了環(huán)境配置、任務管理、測試管理三個功能模塊，方便工作人員管理自動化測試運行期間的各項數(shù)據(jù)，屬于平臺的數(shù)據(jù)展示中心。其次，測試腳本。這一模塊包含了測試框架和測試需求，它不僅可以基于Sekenium框架進行API調(diào)用，還可以真正實現(xiàn)統(tǒng)一化編寫目標。最后，任務執(zhí)行工具。這一模塊是指客戶端運行期間的代理依據(jù)，需要認真監(jiān)聽系統(tǒng)用戶傳遞給測試機器的主要任務，而后將測試腳本下載傳遞到客戶機中，利用工具執(zhí)行測試腳本，將生產(chǎn)的測試結(jié)果儲存到數(shù)據(jù)庫中[3]。

3.2 設計實現(xiàn)

為了科學處理當前測試腳本面臨的問題，本文研究利用Sekenium框架進行處理，確保測試框架可以有效支撐測試腳本的開發(fā)編寫過程，最終得到面向?qū)ο蠓謱蛹夹g的有效框架。因此，以Sekenium框架為核心的軟件自動化測試系統(tǒng)需求主要體現(xiàn)在以下幾點。首先，始終遵循分離的工作原則。對于測試框架和業(yè)務測試而言，利用分離原則進行設計操作，不會影響整體實驗分析，能讓用戶操作變得更加自由。其次，積極體現(xiàn)測試框架的可維護性。由于測試系統(tǒng)和操作業(yè)務具有多樣性的特征，所以要設計呈現(xiàn)容易擴展的測試框架，方便工作人員在后續(xù)操作中增添全新的測試模塊，確保測試框架容易操作和應用。整體框架設計是為了降低測試人員的工作壓力，因此要保障框架結(jié)構(gòu)和應用功能具有易用性特征，以此簡化軟件測試的全過程。

結(jié)合如圖2所示的框架流程圖分析可知，CtripTest是基于Sekenium框架進行二次開發(fā)，整體內(nèi)容屬于軟件自動化測試平臺的核心依據(jù)。

圖2 Sekenium 框架流程圖

結(jié)合圖2分析可知，CtripTest框架設計內(nèi)容主要體現(xiàn)在以下幾點。首先，UI層設計。這項內(nèi)容作為測試框架的最頂層，代表測試目標和測試頁面的主要元素和對象封裝。在這一過程中，工作人員主要思考如何有效管理頁面及其相關元素，如何運用Page0bject概念完成UI層設計。從本質(zhì)上講，Page0bject是指將測試頁面及相關步驟封裝在每個對象中，把page看作基本單位實現(xiàn)有效管理。從應用角度來看，在某個頁面元素發(fā)生改變的情況下，只需要調(diào)整頁面對應的元素控制，就能有效修改腳本。其次，數(shù)據(jù)配置層設計。這項內(nèi)容主要用來為業(yè)務邏輯層提供測試數(shù)據(jù)。按照不同情況下的數(shù)據(jù)應用途徑分析可知，這一層次設計包含兩項內(nèi)容，一方面是指由測試邏輯所需數(shù)據(jù)構(gòu)成的測試data層，另一方面是指由測試環(huán)境配置所需數(shù)據(jù)構(gòu)成的configurtion層[4]。為了將數(shù)據(jù)從業(yè)務邏輯層分離出來，在系統(tǒng)設計時要利用數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試框架結(jié)構(gòu)處理，這能有效分裝并單獨儲存。在需要添加權(quán)限的測試數(shù)據(jù)時，要根據(jù)對象形式增添測試記錄，以此利用腳本完成軟件測試分析。再次，業(yè)務邏輯Test層設計。這一層次包含了所有測試用例集合，工作人員能在調(diào)用UI層和Test層的數(shù)據(jù)實例后進行結(jié)果驗證。最后，TestLibaries層設計。這一層次設計包含了內(nèi)容加載、環(huán)境配置、打印級別、屬性定義等多項功能，能有效傳入不同測試配置，返回相應的實例化對象，以此為測試調(diào)用提供有效依據(jù)。結(jié)合現(xiàn)有軟件自動化測試系統(tǒng)應用情況來看，面向?qū)ο笏枷敕謱釉O計的自動化測試平臺框架是整體系統(tǒng)運行的核心，它融合了腳本的模塊化、數(shù)據(jù)驅(qū)動框架、測試庫架構(gòu)三種框架思維，全面提高了測試工作效率，加快了測試腳本開發(fā)步伐。

3.3 應用效果

為了保障軟件自動化測試管理系統(tǒng)功能達到預期要求，本文在分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計后，利用黑盒測試方法驗證自動化管理系統(tǒng)是否達到目標，比如測試機是否可以正常管理、測試用例是否可以正常同步等。在實驗過程中收集了大約八百多條手動測試用例，利用自動化測試系統(tǒng)進行檢測分析，具體操作流程如圖3所示。

圖3 軟件自動化測試流程

按照圖3所示的流程進行操作分析可知，本文研究提出的自動化測試平臺具有以下優(yōu)勢：首先，基于軟件自動化測試框架編寫和驗證UI層的自動化腳本，能在其內(nèi)部形成良好的工作氛圍，避免在實驗操作期間出現(xiàn)不必要的難題；其次，在收集到八百多個功能測試用例后，有將近一半的測試用例會被傳遞到管理平臺中，這樣進一步提高了回歸測試自動化的比例；再次，隨著自動化測試腳本的不斷增加，工作人員在使用自動化管理平臺時面臨的問題越來越少，相比傳統(tǒng)人工執(zhí)行操作更加便捷有效；最后，從軟件發(fā)布到軟件生產(chǎn)的全過程角度來看，通常要完成測試環(huán)境、UAT環(huán)境、壁壘環(huán)境等方面的驗證分析，只有全面符合要求才能推廣到市場中[5]。在提出以人工智能模型為核心的軟件自動化測試系統(tǒng)后，重復性回歸測試用例可以在自動化平臺中運行，系統(tǒng)功能可以盡快發(fā)現(xiàn)手工測試忽略的問題，為提高線上發(fā)布質(zhì)量奠定了基礎。

4 發(fā)展趨勢

如今，面對持續(xù)提高的國內(nèi)產(chǎn)品功能業(yè)務需求，大部分軟件公司逐漸轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)手工測試工作思維，開始利用自動化測試方案優(yōu)化創(chuàng)新，更會結(jié)合自身企業(yè)的實際情況開展自動化測試框架和應用技術的研發(fā)活動，這為我國自動化測試發(fā)展創(chuàng)建了良好的開端[6]。雖然基于人工智能模型的軟件自動化測試系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，但也要結(jié)合時代發(fā)展要求繼續(xù)探索分析。首先，本文研究系統(tǒng)是基于Windows環(huán)境形成操作的，所以只支持相應平臺提出的自動化測試用例。但在社會經(jīng)濟和科學技術飛速發(fā)展的背景下，各國學者要綜合考慮其他開發(fā)平臺，以此保障系統(tǒng)應用具有通用性。其次，分析問題方式有待改進。雖然測試結(jié)果分析模塊中呈現(xiàn)了測試步驟，但只有比較了解的工作人員才能有效操作，這必然會增加測試用例開發(fā)的難度。因此，未來學者要在改進優(yōu)化中提高可讀性描述，方便直接呈現(xiàn)給項目中的所有成員查看處理。最后，系統(tǒng)缺陷管理問題。被測試系統(tǒng)缺陷無法儲存到其他模塊中，只能被系統(tǒng)管理，因此未來要在集中管控自動化系統(tǒng)bug的基礎上，綜合運用目前測試管理工具，以此保障測試bug相互連接。除了上述內(nèi)容外，還要重視軟件測試領域的人才培養(yǎng)，逐步完善現(xiàn)有測試框架和應用界面。

5 結(jié)語

綜上所述，在社會經(jīng)濟和科學技術飛速發(fā)展中，目前網(wǎng)絡技術幾乎覆蓋到每家每戶，人們對網(wǎng)絡技術軟件的依賴性越來越高，因此，如何保障軟件應用的安全性能是目前科技領域?qū)W者探究的核心問題。雖然目前我國軟件測試市場并不成熟，企業(yè)專家掌握的理論知識和研究成果不多，但隨著計算機技術的進一步升溫，各領域?qū)W者共同合作，未來必然可以研發(fā)出安全有效的軟件自動化測試系統(tǒng)及應用方法。