陳小雁 李雨江

摘要：為提高軟件測試效率，分析了代碼覆蓋率種類，探討了Java代碼覆蓋率工具ElcEmma的工作原理，并將其應(yīng)用到Ja-va游戲?qū)嵗?。?yīng)用情況表明，ElcEmma能有效地從不同層面定位代碼的覆蓋及未覆蓋情況，幫助開發(fā)人員設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的測試用例，有助于保障軟件測試工作的充分性。

關(guān)鍵詞：軟件質(zhì)量;軟件測試;代碼覆蓋率;白盒測試;測試用例

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）05-0065-02

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

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件普遍深入到人類日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的作用。與此同時(shí)，人們對(duì)軟件質(zhì)量也越來越重視。軟件質(zhì)量是軟件產(chǎn)品的生命線[1]。然而隨著軟件規(guī)模的不斷增長，程序復(fù)雜度不斷提高，由于不合理的設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)人員的疏忽而致使軟件中隱藏的缺陷也越來越多，由此引發(fā)的軟件故障給國家、給企業(yè)帶來了不可估量的損失[2]。

在軟件開發(fā)領(lǐng)域中，軟件測試作為保證軟件質(zhì)量的重要手段[3]，貫穿于整個(gè)軟件的生命周期，發(fā)揮著越來越重要的作用。統(tǒng)計(jì)表明，在典型的軟件開發(fā)項(xiàng)目中，軟件測試的工作量往往占據(jù)軟件開發(fā)總工作量的40%以上，而在軟件開發(fā)總成本中，用在測試上的開銷高達(dá)30%_40%[4]。為了保證軟件質(zhì)量，通常使用手工測試或自動(dòng)化測試來運(yùn)行并驗(yàn)證某個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的過程是否滿足規(guī)定的需求，并了解預(yù)期結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間的差異。

由于軟件測試工作在軟件生產(chǎn)過程中的重要地位，軟件測試得到了軟件工程研究人員和從業(yè)人員的廣泛關(guān)注，很多軟件自動(dòng)化測試工具應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)測試應(yīng)用的角度的不同，一般可分為白盒測試工具（動(dòng)態(tài)測試，靜態(tài)測試）、黑盒測試工具（功能測試，性能測試）、測試管理（測試流程管理、缺陷跟蹤管理、測試用例管理）等幾大類[5]。這些軟件自動(dòng)化測試工具能提高軟件測試的速度和效率，節(jié)省軟件測試成本，縮短產(chǎn)品發(fā)布周期，同時(shí)可以減少人工干預(yù)，避免人為原因給測試工作帶來的誤差，因而在軟件開發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[6-7]。本文探討了基于白盒測試技術(shù)的軟件自動(dòng)化測試工具ElcEmma的原理和實(shí)際應(yīng)用。

1 代碼覆蓋率分析

在軟件測試工作中，代碼覆蓋測試是測試的底線，能明顯提高軟件的可靠性，從而保證軟件的質(zhì)量[8]。代碼覆蓋測試是軟件白盒測試的主要方法，利用它可在代碼層面定位測試過程中所找出的缺陷，發(fā)現(xiàn)被測程序的邏輯結(jié)構(gòu)異常等缺陷信息，檢驗(yàn)軟件測試充分性，是保證測試質(zhì)量的有效方法之一[9]。該覆蓋測試技術(shù)采用代碼覆蓋率代表被測代碼的覆蓋程度，用于檢驗(yàn)測試的完整性和充分性。代碼覆蓋率由測試過程中已被執(zhí)行過的源代碼的數(shù)目來衡量，其值等于至少被執(zhí)行一次的項(xiàng)目數(shù)/軟件中的項(xiàng)目總數(shù)。

代碼覆蓋程度的度量方式有很多種，如語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋和路徑覆蓋等。其中，語句覆蓋用于判斷軟件中的每條可執(zhí)行代碼是否都被執(zhí)行，不考慮分支和條件表達(dá)式的各種組合。判定覆蓋用于判斷軟件中的每一條判定分支是否被執(zhí)行，它把所測試的判定分支作為一個(gè)整體，僅判斷該整體的真假值是否被測試到。條件覆蓋則用于判斷每一條判定分支中的每個(gè)子表達(dá)式（如果存在）的真假值是否被執(zhí)行，但不考慮每個(gè)子表達(dá)式的真假值所構(gòu)成的排列和組合。路徑覆蓋用于判斷函數(shù)的每一個(gè)分支是否都被執(zhí)行，當(dāng)函數(shù)有多個(gè)分支嵌套時(shí)，需要對(duì)多個(gè)分支進(jìn)行排列組合。顯然，路徑覆蓋能將所有可能的分支都執(zhí)行一遍，是這四種覆蓋中粒度最細(xì)的覆蓋。

2 ElcEmma工作原理

目前，主流程序開發(fā)語言C、C++、Ja-va、PHP等都有相應(yīng)的代碼覆蓋率工具。其中，ElcEmma是一款基于Emma的Java代碼覆蓋率搜集及報(bào)告生成工具。它以Eclipse插件的形式在工作平臺(tái)中啟動(dòng)，提供了很多與Eclipse緊密結(jié)合的功能。它既支持各種不同級(jí)別的代碼覆蓋，也支持與其他技術(shù)集成，因此廣泛應(yīng)用于大型企業(yè)級(jí)別的項(xiàng)目中。

Emma提供了兩種方式來對(duì)被執(zhí)行的代碼進(jìn)行修改，即預(yù)插入模式和即時(shí)插入模式。EcIEmma僅使用了Emma的預(yù)插入模式來工作，即通過Emma定制的Class-loader類載入器對(duì)代碼進(jìn)行修改，而不必提前修改軟件代碼和執(zhí)行任何安裝。El-cEmma能夠直接分析代碼的覆蓋情況并在Java源代碼編輯器中高亮顯示，且能生成詳盡的覆蓋測試報(bào)告，使得開發(fā)人員能夠直觀、簡潔地掌握具體測試結(jié)果。

EcIEmma的具體工作過程為：首先把統(tǒng)計(jì)代碼插入已經(jīng)編譯好的“.class”文件，生成“coverage.em”文件，自動(dòng)搜集軟件中已測試代碼和未測試代碼的具體情況，從而計(jì)算出代碼覆蓋率的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)。接著在這些代碼覆蓋率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上生成“coverage. ec”文件。最后根據(jù)coverage. em”文件和“coverage. ec”文件，生成HTML、XML、Text和Emma Session這些不同格式的代碼覆蓋率報(bào)告，以滿足測試人員的多種需要。

3 實(shí)例應(yīng)用

本文應(yīng)用EcIEmma工具對(duì)一個(gè)由JAVA語言開發(fā)的“貪吃蛇”游戲來進(jìn)行代碼覆蓋測試。該游戲包含類和相關(guān)函數(shù)共計(jì)395行。首先設(shè)置測試用例1：一直使用右方向鍵，使蛇往右移動(dòng)直到撞墻導(dǎo)致游戲結(jié)束。對(duì)應(yīng)的EcIEmma代碼覆蓋率報(bào)告如圖1所示。

由圖1可以清楚、準(zhǔn)確地看出整個(gè)類和各個(gè)函數(shù)的代碼覆蓋率、已覆蓋代碼行數(shù)和未覆蓋代碼行數(shù)等信息。其中，整個(gè)SnakxxGame類的覆蓋率為79.2%，而keyPressed函數(shù)的覆蓋率僅為41.5%，該函數(shù)尚有24行代碼未被覆蓋。雙擊圖1中的keyPressed函數(shù)，可以深入查看該函數(shù)的具體覆蓋情況，結(jié)果如圖2所示。

EcIEmma軟件將不同的覆蓋情況分別用不同的顏色高亮顯示。圖2中的綠色高亮顯示的代碼已經(jīng)被完全被執(zhí)行，黃色高亮顯示的代碼僅是部分被執(zhí)行，紅色高亮顯示的代碼尚未被執(zhí)行。從圖2可以直觀看出keyPressed函數(shù)未被測試用例1完全覆蓋到的相關(guān)代碼。

針對(duì)該情況，設(shè)置測試用例2：反復(fù)循環(huán)使用上下左右四個(gè)方向鍵，直到蛇撞墻導(dǎo)致游戲結(jié)束。用例2對(duì)應(yīng)的EcIEmma代碼覆蓋率報(bào)告如圖3所示。

由圖3可知，keyPressed函數(shù)達(dá)到1000-/0的覆蓋率，而此時(shí)整個(gè)SnakeGame類的覆蓋率明顯增高，達(dá)到了95.4%。

4 結(jié)束語

本文研究了針對(duì)Java語言的代碼覆蓋率工具ElcEmma的工作原理，并以普及化的“貪吃蛇”游戲?yàn)槔?，根?jù)EclEmma提供的代碼覆蓋率報(bào)告和代碼運(yùn)行結(jié)果，有針對(duì)性地設(shè)置測試用例，顯著提高了游戲的代碼覆蓋率。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，El-cEmma工具能有效地從不同層面定位代碼的覆蓋及未覆蓋情況，幫助開發(fā)人員準(zhǔn)確地定位到那些特殊的、只有在特定情況下才被觸發(fā)的代碼，有助于開發(fā)人員設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的測試用例，切實(shí)提高軟件代碼覆蓋率，從而為軟件測試的完整性和充分性提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李舟軍，張俊賢，廖湘科，等.軟件安全漏洞檢測技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2015，38（4）：717-732.

[2]李麗媛，江國華.一種面向軟件缺陷預(yù)測的特征聚類選擇方法[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2018，37（2）：126-131.

[3]史嬌嬌，姜淑娟，韓寒，等.自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法及其在測試 數(shù)據(jù)生成中的應(yīng)用研究[J].電子學(xué)報(bào)，2013，8（8）：1555-1559.

[4]劉琪，趙東東.高負(fù)荷條件下MBMS-GW功能測試的研究[J].電子測量技術(shù)，2014，37（7）：27-31.

[5]鄧青華.軟件自動(dòng)化測試工具研究[Jl.同濟(jì)大學(xué)軟件院，2011，10（1）：57-59.

[6]朱少民，軟件測試方法和技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014：1-90.

[7]牛璐.手機(jī)軟件自動(dòng)化測試方法研究與應(yīng)用[D].鄭州：信息工程大學(xué)，2012.

[8]浦云明，張杰敏，林穎賢.代碼覆蓋測試技術(shù)在MODE-S應(yīng)答機(jī)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2008，25（7）：131-133，148.

[9]馬云云，張弛，王金波，等.嵌入式航天軟件匯編代碼覆蓋測試方案[Jl.航天控制，2017，5（35）：68-73.

【通聯(lián)編輯：梁書】

作者簡介：陳小雁（1996-），女，廣東汕頭人，嶺南師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院本科生，主要研究方向?yàn)檐浖こ?李雨江，通訊作者。