潘詩(shī)瑤，黃建明

(1. 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，北京 100876；2. 北京郵電大學(xué)，北京 100876)

Web應(yīng)用系統(tǒng)中的MOCK測(cè)試技術(shù)

潘詩(shī)瑤1，黃建明2

(1. 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，北京 100876；2. 北京郵電大學(xué)，北京 100876)

近年來(lái)Web應(yīng)用的市場(chǎng)占有率越來(lái)越高，Web開(kāi)發(fā)技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。然而針對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的測(cè)試卻不夠成熟。為了提高Web應(yīng)用的開(kāi)發(fā)效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，研制出適用于Web應(yīng)用的測(cè)試?yán)碚撆c框架日益迫切。MOCK測(cè)試技術(shù)是通過(guò)構(gòu)建模擬對(duì)象實(shí)現(xiàn)對(duì)單元測(cè)試中的被測(cè)模塊孤立進(jìn)行測(cè)試的技術(shù)。而本文針對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的分布式等特性，結(jié)合Web開(kāi)發(fā)的實(shí)際需求，對(duì)傳統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)中的MOCK測(cè)試技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并且提出了Web應(yīng)用下MOCK自動(dòng)化測(cè)試工具的系統(tǒng)架構(gòu),為Web應(yīng)用系統(tǒng)的測(cè)試提供了一個(gè)高效的解決方案。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用；Web應(yīng)用系統(tǒng)；軟件測(cè)試；MOCK測(cè)試

本文著錄格式：潘詩(shī)瑤，黃建明. Web應(yīng)用系統(tǒng)中的MOCK測(cè)試技術(shù)[J]. 軟件，2016，37（12）：214-218

0 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及與Web技術(shù)的不斷發(fā)展，以瀏覽器作為承載平臺(tái)的Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)與解決方案越來(lái)越多。當(dāng)今Web應(yīng)用已經(jīng)不僅僅滿足于靜態(tài)頁(yè)面的展示，而是能夠獨(dú)立作為一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。隨著Web應(yīng)用系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，Web應(yīng)用系統(tǒng)的測(cè)試也越來(lái)越受到人們的重視。Web應(yīng)用系統(tǒng)具有異構(gòu)、分布、并發(fā)和平臺(tái)無(wú)關(guān)等特性，這些特性都使得對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的測(cè)試要比對(duì)傳統(tǒng)程序的測(cè)試更加困難。由于分布式系統(tǒng)的功能模塊經(jīng)常與其他模塊發(fā)生耦合，為進(jìn)行單元測(cè)試引入了極大的不確定性。在此背景下，Mock技術(shù)于2001年被提出并且逐漸成為單元測(cè)試中不可或缺的技術(shù)。Mock是指在單元測(cè)試中，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)造一系列符合預(yù)定義規(guī)則的模擬對(duì)象（Mock Object）來(lái)與被測(cè)試單元進(jìn)行交互，從而判斷被試單元在正常邏輯，異常邏輯或壓力情況下能夠正常工作，返回預(yù)期的輸出結(jié)果。然而在Web應(yīng)用系統(tǒng)剛剛興起不久的情況下，沒(méi)有可靠的Mock測(cè)試工具可用于Web應(yīng)用場(chǎng)景下的Mock自動(dòng)化測(cè)試[1]。

本文對(duì)比了Web應(yīng)用系統(tǒng)與傳統(tǒng)軟件的不同之處，闡述了Web應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試所面臨的挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所面臨問(wèn)題的分析，提出了Web應(yīng)用系統(tǒng)下Mock測(cè)試的需求，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了Web系統(tǒng)下Mock自動(dòng)化測(cè)試工具的模型與架構(gòu)，對(duì)指導(dǎo)Web場(chǎng)景下的Mock單元測(cè)試具有重要意義。

1 Mock測(cè)試技術(shù)

1.1 軟件測(cè)試概述

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使軟件產(chǎn)品極大的改變了人們的工作與生活。與此同時(shí)，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為了避免軟件出現(xiàn)缺陷與漏洞，從而帶來(lái)巨大損失，在軟件分析、設(shè)計(jì)等各個(gè)開(kāi)發(fā)階段，應(yīng)對(duì)軟件進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)評(píng)審。軟件在編碼階段會(huì)被引入大量錯(cuò)誤，由于人的能力有限，通過(guò)技術(shù)審查無(wú)法發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤。如果這些軟件漏洞與缺陷在軟件交付與投入使用時(shí)才被暴露出來(lái)，修復(fù)缺陷的成本會(huì)大幅提高，為軟件開(kāi)發(fā)商和使用者造成巨大的損失。

提早對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試可以避免上述問(wèn)題的發(fā)生。軟件測(cè)試就是在軟件開(kāi)發(fā)的初始階段，對(duì)軟件的需求、設(shè)計(jì)及編碼進(jìn)行嚴(yán)格的審查，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品的缺陷，確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性與可靠性。軟件測(cè)試就是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程[2]。

1.1.1 軟件測(cè)試模型

在當(dāng)前的軟件測(cè)試領(lǐng)域，最常見(jiàn)的軟件測(cè)試模型是V模型。V模型是80年代由Paul Rock提出，是目前使用最廣泛的一種模型。V模型是瀑布模型的變種，它明確的表明了測(cè)試過(guò)程的單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試及驗(yàn)收測(cè)試四個(gè)不同的階段，并且描述了這四個(gè)階段和開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 V模型Fig.1 the V Model

V模型界定了測(cè)試存在于軟件開(kāi)發(fā)的不同階段，并明確了軟件開(kāi)發(fā)各個(gè)階段與測(cè)試各個(gè)階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是軟件工程中最常用的軟件測(cè)試模型。

1.1.2 軟件缺陷的修復(fù)成本分析

由圖1可知，軟件測(cè)試對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段。而隨著軟件開(kāi)發(fā)生命周期的不斷推移，修復(fù)軟件漏洞的成本也不斷提高。Boehm在《軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》一書(shū)中曾經(jīng)對(duì)軟件缺陷的修復(fù)成本進(jìn)行過(guò)統(tǒng)計(jì)與分析[3]。在軟件的各個(gè)生命周期中，引入系統(tǒng)漏洞及軟件的修復(fù)成本如圖2所示。

圖2 軟件各生命周期的漏洞修復(fù)成本Fig.2 The vulnerability repairing cost in the software life cycle

從圖中可以看出，軟件漏洞的修復(fù)成本隨著軟件周期的推移呈指數(shù)型增長(zhǎng)。因此，企業(yè)和開(kāi)發(fā)者應(yīng)在軟件開(kāi)發(fā)初期，通過(guò)軟件測(cè)試盡早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)系統(tǒng)漏洞進(jìn)行修復(fù)，避免在產(chǎn)品發(fā)布后造成破壞性的后果。而在軟件測(cè)試中，單元測(cè)試處于軟件生命的最早期，因此，對(duì)單元測(cè)試技術(shù)的研究以及單元測(cè)試工具的開(kāi)發(fā)都具有重要的意義。

1.2 Web應(yīng)用場(chǎng)景下的軟件測(cè)試

12.1 Web系統(tǒng)的特性

Web應(yīng)用與傳統(tǒng)的軟件不同。Web應(yīng)用軟件一般采用客戶機(jī)/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算模式，在這種模式下，系統(tǒng)至少由三層體系結(jié)構(gòu)組成：客戶端（瀏覽器）-應(yīng)用服務(wù)器-數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器?？梢园裌eb應(yīng)用軟件看成是一個(gè)使用方便、接受全局訪問(wèn)、具有圖形化界面的大的數(shù)據(jù)庫(kù)的前端。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 Web應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)Fig.3 The Structure of Web Application

由圖3可以看到，由于Web應(yīng)用系統(tǒng)具有分布式的特性，使用不同編程語(yǔ)言、具有不同邏輯功能的單元模塊之間相互依賴。這種依賴為Web系統(tǒng)的單元測(cè)試引入了不確定性，由于不同模塊的開(kāi)發(fā)進(jìn)度不同，單元測(cè)試常常無(wú)法順利的進(jìn)行。

1.2.2 Mock測(cè)試技術(shù)

為了保證使軟件最小單元之間可以無(wú)干擾的獨(dú)立進(jìn)行單元測(cè)試，保證測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性，就必須為軟件測(cè)試提供一個(gè)細(xì)粒度的模擬對(duì)象。Tim Mackinnon，Steve Freeman和Philip Craig在XP2000會(huì)議上的一篇文章《Endo Testing: Unit Testing with Mock Objects》中提出了Mock objects的概念。Mock objects（簡(jiǎn)稱Mocks）是用來(lái)代替與代碼協(xié)作對(duì)象的對(duì)象，它為代碼提供了具有特性屬性和方法的對(duì)象支持。使用Mock objects的技術(shù)叫做Mock技術(shù)，它是在單元測(cè)試基礎(chǔ)框架基礎(chǔ)上的擴(kuò)展的代碼邏輯單元測(cè)試方法。Mocks通過(guò)隔離被測(cè)碼之間、被測(cè)試代碼和測(cè)試代碼之間的關(guān)聯(lián)程度，來(lái)簡(jiǎn)化測(cè)試結(jié)構(gòu)，避免被代碼因測(cè)試環(huán)境出現(xiàn)意外，而導(dǎo)致的復(fù)雜情況。它可以確保單元測(cè)試的獨(dú)立性，在一個(gè)時(shí)間段只對(duì)一個(gè)最小可測(cè)試單元進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)軟件漏洞的快速定位，提高開(kāi)發(fā)和測(cè)試效率。

2 Web系統(tǒng)下的Mock測(cè)試工具

2.1 Mock測(cè)試需求

由于Mock技術(shù)提供了與模塊具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的模擬對(duì)象，非常適用于針對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的單元測(cè)試中。使用Mock測(cè)試工具進(jìn)行Web軟件的單元測(cè)試，可以非常好的解決以下場(chǎng)景中Web系統(tǒng)開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題。

2.1.1 客戶端優(yōu)先場(chǎng)景

在Web應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，前后端分離開(kāi)發(fā)已經(jīng)成了主流高效的開(kāi)發(fā)方式。在這種開(kāi)發(fā)方式下，服務(wù)端和客戶端的開(kāi)發(fā)人員可以各自獨(dú)立并行進(jìn)行系統(tǒng)邏輯、界面、接口的開(kāi)發(fā)工作，僅僅通過(guò)HTTP協(xié)議訪問(wèn)API進(jìn)行JSON數(shù)據(jù)的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)端對(duì)客戶端的邏輯支持[4]。這種模式下，前端十分依賴來(lái)自后臺(tái)的JSON數(shù)據(jù)，此時(shí)若后臺(tái)接口開(kāi)發(fā)進(jìn)度落后，前端沒(méi)有辦法使用數(shù)據(jù)進(jìn)行頁(yè)面的填充，會(huì)很大程度上阻礙前端頁(yè)面開(kāi)發(fā)的進(jìn)行。

2.1.2 服務(wù)端優(yōu)先場(chǎng)景

而當(dāng)服務(wù)端接口優(yōu)先完成開(kāi)發(fā)時(shí)，由于客戶端開(kāi)發(fā)的滯后，無(wú)法通過(guò)構(gòu)建AJAX對(duì)象訪問(wèn)服務(wù)端接口，測(cè)試接口的準(zhǔn)確性。若服務(wù)端接口出現(xiàn)漏洞，則直到客戶端AJAX對(duì)象開(kāi)發(fā)完畢才有可能被發(fā)現(xiàn)，不滿足軟件測(cè)試應(yīng)盡早進(jìn)行的原則，同時(shí)有可能給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。

圖4 前后端分離開(kāi)發(fā)模型Fig.4 The Separation of Frontend and Backend

在這兩種場(chǎng)景下，引入Mock測(cè)試技術(shù)能夠有效的解決問(wèn)題。Mock測(cè)試工具需要根據(jù)Web應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需要?jiǎng)討B(tài)構(gòu)建出Mock API，返回與服務(wù)端具有相同數(shù)據(jù)模型的Mock數(shù)據(jù)，是客戶端可以脫離服務(wù)端開(kāi)發(fā)進(jìn)度進(jìn)行AJAX對(duì)象的開(kāi)發(fā)和測(cè)試。同時(shí)Mock測(cè)試工具需要模擬出客戶端可能提供的請(qǐng)求參數(shù)，測(cè)試服務(wù)端接口邏輯的正確性。

2.2 Mock工具原型

在Web系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于服務(wù)端-客戶端開(kāi)發(fā)進(jìn)度的不同步，會(huì)引起相互無(wú)法為對(duì)方提供依賴對(duì)象的問(wèn)題。因此，Mock測(cè)試工具需要為客戶端與服務(wù)端分別提供符合接口數(shù)據(jù)規(guī)則的模擬數(shù)據(jù)。由于Web系統(tǒng)的特殊性，服務(wù)端與客戶端通過(guò)HTTP訪問(wèn)接口進(jìn)行通信，因此，Mock測(cè)試工具應(yīng)能夠通過(guò)開(kāi)發(fā)者配置的項(xiàng)目接口文檔信息，在Mock測(cè)試工具所在的服務(wù)器地址動(dòng)態(tài)的構(gòu)建模擬接口（Mock API），并返回Mock數(shù)據(jù)。前端開(kāi)發(fā)者可以訪問(wèn)該Mock API獲取到與真實(shí)接口具有相同格式與含義的數(shù)據(jù)，從而對(duì)自身的單元進(jìn)行邏輯驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的Mock測(cè)試工具模型如圖5所示。

3 Mock自動(dòng)化工具的設(shè)計(jì)

3.1 業(yè)務(wù)流程

根據(jù)上一章節(jié)對(duì)Web系統(tǒng)下Mock測(cè)試工具的模型的研究，可以設(shè)計(jì)出Mock工具的具體業(yè)務(wù)流程。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)首先在Mock系統(tǒng)中錄入待測(cè)項(xiàng)目的接口信息，包括接口的URI，接口請(qǐng)求與請(qǐng)求參數(shù)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)含義等參數(shù)。當(dāng)接口信息被保存時(shí)，Mock服務(wù)器隨即對(duì)該接口進(jìn)行構(gòu)建，即提供了運(yùn)行在Mock服務(wù)器上的Mock API支持[5]。此后，客戶端人員即可訪問(wèn)該Mock API對(duì)其最小系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，服務(wù)端人員也可通過(guò)使用該Mock工具發(fā)送Mock請(qǐng)求，驗(yàn)證接口路由邏輯的正確性[6]。完整的業(yè)務(wù)流程如圖6所示。

圖5 Web系統(tǒng)下Mock測(cè)試工具模型Fig.5 The Mock Test Model in Web System

圖6 Web系統(tǒng)下Mock測(cè)試流程Fig.6 The Technological Process in Mock Test

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)上一節(jié)對(duì)Web系統(tǒng)中Mock測(cè)試的流程設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)出Mock測(cè)試工具的具體系統(tǒng)架構(gòu)。由圖6可以看出，Mock工具要為開(kāi)發(fā)者分別提供接口信息錄入的平臺(tái)界面，以及來(lái)自Mock服務(wù)端的API支持。因此，Mock工具系統(tǒng)架構(gòu)可以分為Mock平臺(tái)與Mock服務(wù)器兩部分。Mock平臺(tái)為待測(cè)試系統(tǒng)的接口信息錄入提供入口，Mock服務(wù)器則主要為待測(cè)試模塊提供Mock API支持[7]。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的Web系統(tǒng)下Mock測(cè)試工具的最終系統(tǒng)架構(gòu)，如圖7所示。

開(kāi)發(fā)者通過(guò)前面章節(jié)對(duì)Web系統(tǒng)下Mock測(cè)試的流程與Mock測(cè)試工具的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了在Web應(yīng)用系統(tǒng)下應(yīng)用Mock單元測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)的前后端分離，極大的提高了開(kāi)發(fā)效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有重大的意義。

圖7 Mock測(cè)試工具系統(tǒng)架構(gòu)Fig.7 The Structure of Mock Test Tool

4 結(jié)論

Mock單元測(cè)試是針對(duì)軟件測(cè)試中由于被測(cè)試單元之間存在依賴性使測(cè)試變得復(fù)雜不可預(yù)料提出的重要解決方案，在軟件測(cè)試領(lǐng)域具有重要的地位。

由于Web應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試技術(shù)并不成熟，缺乏系統(tǒng)化的Mock測(cè)試思想及測(cè)試工具。因此，對(duì)

Web應(yīng)用場(chǎng)景下軟件測(cè)試的研究具有重要的意義。本文在對(duì)軟件單元測(cè)試技術(shù)進(jìn)行深入研究，并對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試的特殊性進(jìn)行闡述之后，提出了針對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的Mock測(cè)試思想，并根據(jù)該思想進(jìn)行了Web應(yīng)用系統(tǒng)具體的Mock自動(dòng)化測(cè)試工具的流程及架構(gòu)設(shè)計(jì)。該架構(gòu)針對(duì)Web應(yīng)用系統(tǒng)的特殊性，創(chuàng)新性的提出了Mock API與Mock數(shù)據(jù)的概念，能夠極大的提高Web應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及效率，解耦服務(wù)端-客戶端間的模塊依賴，實(shí)現(xiàn)真正的前后端分離開(kāi)發(fā)。

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The Mock Testing Technology in the Web Application System

PAN Shi-yao1, HUANG Jian-ming1

(Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)

In recent years, the market share of Web applications is increasing, and the Web technology is rapidly developed. However, the testing of Web application system is not mature enough. In order to improve the efficiency of Web application development and the stability of the system, it is urgent to develop a test theory and framework for Web applications. MOCK test is a technique to test the tested module isolated in the unit test by constructing the mock object. This paper in view of the characteristics of distributed Web application system, combining the actual needs of the Web application development, ameliorates the MOCK testing technology in traditional software development, and puts forward the system architecture of MOCK automated testing tools in the Web application, provides an effective solution for the testing of Web application system.

Computer application; Web application system; Software testing; MOCK testing technology

TP393.06

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.046

潘詩(shī)瑤(1992-)，女，碩士研究生，計(jì)算機(jī)Web應(yīng)用技術(shù)。

黃建明，副教授，主要研究方向：多媒體技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和智能通信等。