周薇　劉慶生

摘要：類測試是面向?qū)ο蟮能浖y試過程中的一個(gè)重要方面。類測試需要結(jié)合對象的狀態(tài)行為，并考察在執(zhí)行相應(yīng)的方法后是否能達(dá)到預(yù)期狀態(tài)。該文描述了基于狀態(tài)的類測試的方法，并通過實(shí)例分析給出了測試用例生成方法，驗(yàn)證被測對象在經(jīng)過操作變換后是否處于預(yù)期的正確狀態(tài)，使得測試人員在縮減測試用例數(shù)量的同時(shí)，提高了測試效率。

關(guān)鍵詞：類測試；面向?qū)ο螅换跔顟B(tài)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）12-2765-03

目前，面向?qū)ο蠹夹g(shù)作為一種全新的軟件開發(fā)技術(shù)廣泛地應(yīng)用在各領(lǐng)域，隨著面向?qū)ο筌浖y試的逐步深入，基于類具有封裝和抽象特性，通過研究基于狀態(tài)的類測試，考察與對象狀態(tài)相關(guān)的變量或函數(shù)的數(shù)據(jù)變化，衡量軟件模塊的健壯性。該文主要針對基于狀態(tài)的類測試方法及測試用例的生成展開討論。

1 基于狀態(tài)的類測試方法

相比與面向過程程序測試，面向?qū)ο蟪绦驕y試中類測試與其單元測試類似，不同的是，單元測試關(guān)注函數(shù)模塊算法和各函數(shù)間接口的輸入輸出。基于狀態(tài)的類測試方法的核心在于關(guān)注類中的方法及其類的狀態(tài)，要把對象與其狀態(tài)結(jié)合起來，進(jìn)行對象狀態(tài)行為的測試，因?yàn)檐浖\(yùn)行過程中對象的初始狀態(tài)、對象的輸入?yún)?shù)、對象的輸出參數(shù)、對象的最終狀態(tài)可能被改變，產(chǎn)生新的狀態(tài)。

由于基于狀態(tài)的類測試依賴對象的狀態(tài)，因此在測試評估時(shí)通過檢查對象數(shù)據(jù)成員和方法進(jìn)行交互時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤，如果方法執(zhí)行后對象的狀態(tài)并沒有按預(yù)期結(jié)果發(fā)生變比，則表明此方法有誤。

基于狀態(tài)的類測試過程為：通過將面向?qū)ο蟪绦蛑械念愖鳛楸粶y單元，明確類中的狀態(tài)變量，根據(jù)相關(guān)的狀態(tài)變量劃分成多個(gè)狀態(tài)，并生成類的狀態(tài)多分支樹，然后通過遍歷狀態(tài)分支樹，產(chǎn)生測試用例執(zhí)行測試，判定對象狀態(tài)是否符合預(yù)期規(guī)定的狀態(tài)。

2 基于狀態(tài)的類測試用例的生成

對于基于狀態(tài)的類測試而言，如果達(dá)到類的狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換完全覆蓋的測試用例是無限的，通過建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型，生成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，通過生成遍歷測試路徑樹自動選擇并執(zhí)行測試用例，能夠從無限的測試用例中選擇最優(yōu)、覆蓋率高的測試用例。

2.1狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型描述了類中所有對象的共同行為，對于類對象具有多個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)之間通過消息驅(qū)動。狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型是一個(gè)四元組（S，T，s0，M），其中S是有限狀態(tài)集、T表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，M表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的當(dāng)前狀態(tài)，滿足如下條件：s0[∈]S，M={s0}是初始標(biāo)志，s0是初始狀態(tài)；狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中沒有獨(dú)立元素，S≠￠，T≠￠，M≠￠；對于任何轉(zhuǎn)換至少有一個(gè)前驅(qū)和一個(gè)后繼，即[?]t[∈]T，有*t≠￠，t*≠￠。當(dāng)M={s′}時(shí)，[?]t[∈]T，*t=s′，轉(zhuǎn)換t是可觸發(fā)的；若轉(zhuǎn)換t觸發(fā)后，當(dāng)前狀態(tài)M={s′′}，并且滿足s′′[∈]t*，這時(shí)新狀態(tài)產(chǎn)生。

最后通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型中狀態(tài)集、狀態(tài)轉(zhuǎn)換集、狀態(tài)轉(zhuǎn)換消息建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。比如一個(gè)進(jìn)程狀態(tài)S={就緒、運(yùn)行、阻塞、創(chuàng)建、終止}，進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換事件消息包含：1）創(chuàng)建狀態(tài)——>就緒狀態(tài)（允許進(jìn)入）；2）就緒狀態(tài)——>運(yùn)行狀態(tài)（獲取CPU進(jìn)程調(diào)度）；3）運(yùn)行狀態(tài)——>阻塞狀態(tài)（I/O或事件請求）；4）運(yùn)行狀態(tài)——>就緒狀態(tài)（分配的CPU時(shí)間到）；5）阻塞狀態(tài)——>就緒狀態(tài)（I/O完成或等待事件發(fā)生）；6）運(yùn)行狀態(tài)——>終止?fàn)顟B(tài)（進(jìn)程結(jié)束釋放）。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換集T為={允許進(jìn)入，獲取CPU進(jìn)程調(diào)度，I/O或事件請求，分配的CPU時(shí)間到，I/O完成或等待事件發(fā)生，進(jìn)程結(jié)束釋放}，圖1所示為狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，包含狀態(tài)集S和狀態(tài)轉(zhuǎn)換集T。

2.2生成遍歷測試路徑樹

通過對各狀態(tài)設(shè)置唯一的輸入輸出路徑生成測試路徑樹自動產(chǎn)生測試用例，測試包括驗(yàn)證每個(gè)狀態(tài)是否能由初始狀態(tài)按照一定的路徑到達(dá)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換后的每個(gè)狀態(tài)能否正確執(zhí)行，其輸出是否正確。

首先對于某一事件路徑為從初始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換，分析類對應(yīng)的狀態(tài)圖，然后構(gòu)造測試路徑樹，該測試路徑樹包含所有的事件消息路徑。測試路徑樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)狀態(tài)，每個(gè)分支表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，并在分支上標(biāo)識出事件動作。最后構(gòu)造出滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換覆蓋的測試路徑樹。具體形式化算法如下：

1）創(chuàng)建所有非空狀態(tài)集合S={S1，S2，…，Sn}

2）創(chuàng)建可達(dá)狀態(tài)集Rs，開始為空，對象經(jīng)過構(gòu)造或初始化后，產(chǎn)生的狀態(tài)加入到Rs中。

3）選擇一狀態(tài)Si∈Rs，將Si為初始前驅(qū)狀態(tài)

4）選擇一條定義數(shù)據(jù)成員M的路徑P，執(zhí)行條件為CP，R為路徑執(zhí)行結(jié)果。如果條件Si（D）和CP成立，則路徑產(chǎn)生一次轉(zhuǎn)移，如果條件不成立，放棄該路徑。

5）轉(zhuǎn)換到達(dá)的后繼狀態(tài)Sj∈Rs（j=1，2，…，n）或Sj 為對象被消除的最終狀態(tài)，則Sj 為葉子節(jié)點(diǎn)。

6）重復(fù)步驟3、4直到選擇所有的路徑，從Rs中去掉Si，直到Rs為空。

7）從根節(jié)點(diǎn)開始沿著各個(gè)分支往下直到葉子節(jié)點(diǎn)，深度遍歷測試路徑樹，對于每條從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)結(jié)束的路徑組合一起，就生成相應(yīng)的測試用例。

3 實(shí)例分析

為了驗(yàn)證基于狀態(tài)的類測試方法的可用性，在此用一個(gè)具體的案例——某系統(tǒng)中超短波控制器路由維護(hù)模塊軟件的類HJLydx來討論該方法。

某系統(tǒng)主要由中控設(shè)備、通控器、超短波電臺、遙控用戶單元、短消息遠(yuǎn)傳設(shè)備等組成。通控器在其中負(fù)責(zé)管理超短波通信網(wǎng)內(nèi)電臺的信道資源管理、工作狀態(tài)的設(shè)置和顯示，路由信息的維護(hù)和刷新等功能。路由維護(hù)模塊是通控器軟件中的網(wǎng)絡(luò)處理單元下的一個(gè)模塊。路由維護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)靜態(tài)及動態(tài)路由表維護(hù)功能，為網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊及LPU單元提供路由信息。

圖2顯示的被測軟件類HJLydx的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型：endprint

狀態(tài)集：S1：Default status；S2：Static route status；S3：Dynamic route status；S4：Static message route status；S5：Dynamic message route status。

事件或動作集：1/x：輸入事件1，輸出動作x；1/y：輸入事件1，輸出動作y；2/x：輸入事件2，輸出動作x；2/v：輸入事件2，輸出動作v；3/w：輸入事件3，輸出動作w；4/w：輸入事件4，輸出動作w；5/r：change back to Default status， 輸入事件5，輸出動作r。

按照顯式行為路徑的算法，首先初始化S={S1，S2，S3，S4，S5}，Rs={a}，第一次執(zhí)行（1）、（2）步：選擇一狀態(tài)Si=a得到新的Rs={a，S1}，重復(fù)（3）、（4）步驟直到循環(huán)終止條件成立，得到如圖3所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型對應(yīng)的最終測試路徑樹。

最后深度遍歷上圖測試路徑樹得到所有顯示行為路徑為：1）a1→1/x→1/y→3/w（S1到S2到S4到S4）；2）a1→1/x→1/y→ 5/r（S1到S2到S1）；3）a1→1/x→2/x（S1到S2到S3）；4）a1→2/v→2/v→4/w（S1到S3到S5到S5）；5）a1→2/v→2/v→1/x（S1到S3到S5到S3）；6）a1→2/v→2/v→5/r（S1到S3到S5到S1）；7）a1→2/v→1/x（S1到S3到S2）。

于是就得到基于狀態(tài)模型的顯式路徑下的最終測試用例序列為：{a1→1→1→3，a1→1→1→5，a1→1→2，a1→2→2→4，a1→2→2→1，a1→2→2→5，a1→2→1}。

4 結(jié)束語

本文在介紹面向?qū)ο笾谢跔顟B(tài)的類測試方法，提出了基于狀態(tài)的類測試過程，重點(diǎn)研究了狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型以及由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖遍歷測試路徑樹生成測試用例，這樣既可以滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換覆蓋的要求又可以驗(yàn)證被測對象在經(jīng)過響應(yīng)操作變換后是否處于預(yù)期的正確狀態(tài)，為解決面向?qū)ο筌浖淖詣踊瘻y試問題進(jìn)行了初步的探討。

參考文獻(xiàn)：

[1] John D， McGregor David A，Sykes.面向?qū)ο蟮能浖y試[M].楊文宏，李新輝，楊潔，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 宮云戰(zhàn).軟件測試[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.

[3] 馬海云，張少剛.軟件質(zhì)量保證與軟件測試技術(shù)[M].北京： 國防工業(yè)出版社，2011.

[4] 金凌紫.面向?qū)ο筌浖y試技術(shù)進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，1998，35（1）.

[5] 張雪萍，莊雷，范艷峰.基于狀態(tài)的類測試技術(shù)研究[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2002，23（9）.

[6] 劉歡.面向?qū)ο筌浖y試技術(shù)[D].成都：電子科技大學(xué)，2007.endprint

狀態(tài)集：S1：Default status；S2：Static route status；S3：Dynamic route status；S4：Static message route status；S5：Dynamic message route status。

事件或動作集：1/x：輸入事件1，輸出動作x；1/y：輸入事件1，輸出動作y；2/x：輸入事件2，輸出動作x；2/v：輸入事件2，輸出動作v；3/w：輸入事件3，輸出動作w；4/w：輸入事件4，輸出動作w；5/r：change back to Default status， 輸入事件5，輸出動作r。

按照顯式行為路徑的算法，首先初始化S={S1，S2，S3，S4，S5}，Rs={a}，第一次執(zhí)行（1）、（2）步：選擇一狀態(tài)Si=a得到新的Rs={a，S1}，重復(fù)（3）、（4）步驟直到循環(huán)終止條件成立，得到如圖3所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型對應(yīng)的最終測試路徑樹。

最后深度遍歷上圖測試路徑樹得到所有顯示行為路徑為：1）a1→1/x→1/y→3/w（S1到S2到S4到S4）；2）a1→1/x→1/y→ 5/r（S1到S2到S1）；3）a1→1/x→2/x（S1到S2到S3）；4）a1→2/v→2/v→4/w（S1到S3到S5到S5）；5）a1→2/v→2/v→1/x（S1到S3到S5到S3）；6）a1→2/v→2/v→5/r（S1到S3到S5到S1）；7）a1→2/v→1/x（S1到S3到S2）。

于是就得到基于狀態(tài)模型的顯式路徑下的最終測試用例序列為：{a1→1→1→3，a1→1→1→5，a1→1→2，a1→2→2→4，a1→2→2→1，a1→2→2→5，a1→2→1}。

4 結(jié)束語

本文在介紹面向?qū)ο笾谢跔顟B(tài)的類測試方法，提出了基于狀態(tài)的類測試過程，重點(diǎn)研究了狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型以及由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖遍歷測試路徑樹生成測試用例，這樣既可以滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換覆蓋的要求又可以驗(yàn)證被測對象在經(jīng)過響應(yīng)操作變換后是否處于預(yù)期的正確狀態(tài)，為解決面向?qū)ο筌浖淖詣踊瘻y試問題進(jìn)行了初步的探討。

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[6] 劉歡.面向?qū)ο筌浖y試技術(shù)[D].成都：電子科技大學(xué)，2007.endprint

狀態(tài)集：S1：Default status；S2：Static route status；S3：Dynamic route status；S4：Static message route status；S5：Dynamic message route status。

事件或動作集：1/x：輸入事件1，輸出動作x；1/y：輸入事件1，輸出動作y；2/x：輸入事件2，輸出動作x；2/v：輸入事件2，輸出動作v；3/w：輸入事件3，輸出動作w；4/w：輸入事件4，輸出動作w；5/r：change back to Default status， 輸入事件5，輸出動作r。

按照顯式行為路徑的算法，首先初始化S={S1，S2，S3，S4，S5}，Rs={a}，第一次執(zhí)行（1）、（2）步：選擇一狀態(tài)Si=a得到新的Rs={a，S1}，重復(fù)（3）、（4）步驟直到循環(huán)終止條件成立，得到如圖3所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型對應(yīng)的最終測試路徑樹。

最后深度遍歷上圖測試路徑樹得到所有顯示行為路徑為：1）a1→1/x→1/y→3/w（S1到S2到S4到S4）；2）a1→1/x→1/y→ 5/r（S1到S2到S1）；3）a1→1/x→2/x（S1到S2到S3）；4）a1→2/v→2/v→4/w（S1到S3到S5到S5）；5）a1→2/v→2/v→1/x（S1到S3到S5到S3）；6）a1→2/v→2/v→5/r（S1到S3到S5到S1）；7）a1→2/v→1/x（S1到S3到S2）。

于是就得到基于狀態(tài)模型的顯式路徑下的最終測試用例序列為：{a1→1→1→3，a1→1→1→5，a1→1→2，a1→2→2→4，a1→2→2→1，a1→2→2→5，a1→2→1}。

4 結(jié)束語

本文在介紹面向?qū)ο笾谢跔顟B(tài)的類測試方法，提出了基于狀態(tài)的類測試過程，重點(diǎn)研究了狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型以及由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖遍歷測試路徑樹生成測試用例，這樣既可以滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換覆蓋的要求又可以驗(yàn)證被測對象在經(jīng)過響應(yīng)操作變換后是否處于預(yù)期的正確狀態(tài)，為解決面向?qū)ο筌浖淖詣踊瘻y試問題進(jìn)行了初步的探討。

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