軟件測試基礎(chǔ)理論 · 語雀

鏡馨苑8 2021-11-23

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軟件測試基礎(chǔ)理論

軟件概念

軟件（Software）是一系列按照特定順序組織的計算機數(shù)據(jù)和指令的集合。一般來講，軟件被劃分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和介于這兩者之間的中間件。在國標(biāo)中對軟件的定義是與計算機系統(tǒng)操作有關(guān)的計算機程序、規(guī)程、規(guī)則以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)等。

軟件生命周期

生命周期（Life Cycle）的概念應(yīng)用很廣泛，簡單說就是指一個對象的“生老病死”。對一個軟件產(chǎn)品或軟件系統(tǒng)而言也需要經(jīng)歷同樣階段，一般稱為軟件生命周期。軟件生命周期大致分為六個階段

項目計劃階段

此階段主要是確定軟件開發(fā)的總體目標(biāo)，通過市場調(diào)研并給出功能、性能、接口等方面的設(shè)想以及項目的可行性分析，同時對項目開發(fā)使用的資源、成本、進(jìn)度做出評估，制定項目實施的計劃（項目一級計劃）。

需求分析階段

需求俗稱軟件的主體，所以需求分析階段作為一個非常重要的階段，它由需求分析人員和用戶共同對軟件需要實現(xiàn)的各個功能進(jìn)行詳細(xì)的分析并給予確切的描述，并編寫軟件需求說明書（Software Requirements Specification，簡稱SRS）。

軟件設(shè)計階段

該階段俗稱軟件的核心，主要是由系統(tǒng)分析組（架構(gòu)師和系統(tǒng)分析人員）根據(jù)需求分析的結(jié)果，對整個軟件進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計，編寫概要設(shè)計說明書（High Level Design，簡稱HLD）。接下來由數(shù)據(jù)庫設(shè)計員和開發(fā)人員根據(jù)需求說明書和概要設(shè)計說明書進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計以及編寫詳細(xì)設(shè)計說明書（Low LevelDesign，簡稱LLD）。

程序編碼階段

把軟件設(shè)計的結(jié)果轉(zhuǎn)換為計算機可運行的程序代碼，使用RDBMS工具建立數(shù)據(jù)庫。程序編碼必須符合標(biāo)準(zhǔn)和編碼規(guī)范，以保證程序的可讀性、易維護(hù)性，保證程序運行的效率。

軟件測試階段

此階段主要是測試人員來檢測軟件是否符合客戶的需求，是否達(dá)到質(zhì)量的要求。一般在軟件設(shè)計完成后，項目開發(fā)人員構(gòu)建測試版本，以便測試團(tuán)隊進(jìn)行測試，整個測試過程大致分為：單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、驗收測試。

運行與維護(hù)階段

此階段是軟件生命周期中最長的階段。在軟件開發(fā)完成并正式投入使用后，可能有很多原因需要對軟件進(jìn)行修改，如軟件錯誤、系統(tǒng)升級、增加功能、提高性能等。

軟件體系結(jié)構(gòu)

什么是C/S結(jié)構(gòu)

C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)即客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)?？蛻舳送ǔ？梢岳斫鉃榘惭b在PC、手機終端設(shè)備上的軟件，是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的一種。比如：QQ軟件、手機APP等，C/S模式簡單地講就是基于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)。與B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式相比，C/S模式的應(yīng)用系統(tǒng)最大的好處是不依賴企業(yè)外網(wǎng)環(huán)境，即無論企業(yè)是否能夠上網(wǎng)，都不影響應(yīng)用。

還有一類通信的軟件，比如：百度云盤、迅雷下載等，也屬于C/S結(jié)構(gòu)。但是它們之間的數(shù)據(jù)傳輸不需要經(jīng)過服務(wù)器處理業(yè)務(wù)，可以直接通過客戶端進(jìn)行傳輸，這種結(jié)構(gòu)通常稱為P2P（Peer to Peer）點對點結(jié)構(gòu)。

P2P是可以簡單的定義成通過直接交換來共享計算機資源和服務(wù)，而對等計算模型應(yīng)用層形成的網(wǎng)絡(luò)通常稱為對等網(wǎng)絡(luò)。對等網(wǎng)絡(luò)，即對等計算機網(wǎng)絡(luò)，是一種在對等者（Peer）之間分配任務(wù)和工作負(fù)載的分布式應(yīng)用架構(gòu)，是對等計算模型在應(yīng)用層形成的一種組網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)形式。

什么是B/S結(jié)構(gòu)

B/S（Brower/Server）結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務(wù)通過邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實現(xiàn)，形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。B/S是目前互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。B/S結(jié)構(gòu)比起C/S結(jié)構(gòu)有著很大的優(yōu)越性，傳統(tǒng)的MIS系統(tǒng)依賴于專門的操作環(huán)境，這意味著操作者的活動空間受到極大限制；而B/S結(jié)構(gòu)則不需要專門的操作環(huán)境，在任何地方，只要能上網(wǎng)，就能夠操作MIS系統(tǒng)，這其中的優(yōu)劣差別是不言而喻的。

軟件測試基本概念

測試（Test）就是為檢測特定的目標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)而采用專用的工具或者方法進(jìn)行驗證，并最終得出特定的結(jié)果。軟件測試（Software Testing）伴隨著軟件的誕生而產(chǎn)生。對軟件而言，軟件測試就是在有限的時間內(nèi)提高軟件質(zhì)量的保證，是軟件開發(fā)過程中非常重要的一部分。

軟件測試發(fā)展

迄今為止，軟件測試的發(fā)展一共經(jīng)歷了五個重要時期：

以調(diào)試為主

早在20世紀(jì)50年代，計算機剛誕生不久，只有科學(xué)家級別的人才會去編程，需求和程序本身也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在這么復(fù)雜多變，相當(dāng)于編程人員承擔(dān)需求分析、設(shè)計、開發(fā)、測試等所有工作，當(dāng)然也不會有人去區(qū)分調(diào)試和測試。然而有些比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家們已經(jīng)在開始思考“怎么知道程序滿足了需求？”這類問題了。

以證明為主

在1957年，在《軟件測試發(fā)展》（作者Charles Baker）一書中強調(diào)了調(diào)試和測試區(qū)分：1）調(diào)試（Debug），確保程序做了程序員想讓它做的事情。

2）測試（Testing），確保程序解決了它該解決的問題。

這也是軟件測試史上一個重要的里程碑，它標(biāo)志軟件測試終于自立門戶了。隨著計算機應(yīng)用的數(shù)量，成本和復(fù)雜性都大幅度提升，其經(jīng)濟(jì)風(fēng)險也大大增加，測試就顯得很有必要了，這個時期測試的主要目就是確認(rèn)軟件是滿足需求的，也就是我們常說的“做了該做的事情”。

以破壞為主

在1979年，測試界的經(jīng)典之作《軟件測試之藝術(shù)》（作者C.J.Myers）一書中給出了軟件測試的經(jīng)典定義：測試是為發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。這個觀點較之前證明為主的思路，是一個很大的進(jìn)步。我們不僅要證明軟件做了該做的事情，也要保證它沒做不該做的事情，這會使測試更加全面，更容易發(fā)現(xiàn)問題。

在書中，Myers還指出兩點：好的測試用例是發(fā)現(xiàn)迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試用例；成功的測試執(zhí)行是發(fā)現(xiàn)了至今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試執(zhí)行。相對于“程序測試就是證明程序中不存在錯誤的過程”而言，Myers的定義是對的，但定義的測試范圍過窄。

以評估為主

在1983年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提出了測試界很有名的兩個名詞：驗證（Verification）和確認(rèn)（Validation），也就是我們常說的V&V理論。

人們提出了在軟件生命周期中使用分析、評審、測試來評估產(chǎn)品的理論。軟件測試工程在這個時期得到了快速的發(fā)展：相繼出現(xiàn)了測試經(jīng)理、測試分析師等職稱以及發(fā)表大量測試刊物，發(fā)布相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。

同時IEEE提出的軟件工程標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語中給軟件測試定義是：“使用人工或自動手段來運行或測定某個軟件系統(tǒng)的過程，其目的在于檢驗它是否滿足規(guī)定的需求或弄清預(yù)期結(jié)果與實際結(jié)果之間的差別”。也就是這個時期人們開始關(guān)注工具對測試的影響。

以預(yù)防為主

預(yù)防為主是當(dāng)下軟件測試的主流思想之一。STEP（產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交互規(guī)范，Systematic Test and Evaluation Process，簡稱STEP）是最早的一個以預(yù)防為主的生命周期模型，STEP認(rèn)為測試與開發(fā)是并行的，整個測試的生命周期也是由計劃、分析、設(shè)計、開發(fā)、執(zhí)行和維護(hù)組成，也就是說，測試不是在編碼完成后才開始介入，而是貫穿于整個軟件生命周期。

軟件測試目的

從上述測試的發(fā)展來看，軟件測試的目的也有一個階段性的變化，我們通過下圖來分析一下軟件測試目的的演進(jìn)。如圖1-7所示。

預(yù)防

檢測

證明

表明軟件能

發(fā)現(xiàn)錯誤

管理質(zhì)量

夠工作

20世紀(jì)90年代

20世紀(jì)60年代

20世紀(jì)70年代中期

證明

保證軟件產(chǎn)品是完整的并且可用或可被集成，同時需要嘗試在非正常情況下的功能和特性是否可用，評估系統(tǒng)的風(fēng)險承受能力。

檢測

發(fā)現(xiàn)缺陷、錯誤和系統(tǒng)不足的地方，定義系統(tǒng)的能力和局限性，并提供相關(guān)的組件、工作產(chǎn)品和系統(tǒng)質(zhì)量信息。

預(yù)防

提供預(yù)防和減少可能導(dǎo)致錯誤的信息，在過程中盡早地檢測錯誤，確認(rèn)問題和風(fēng)險，并且提前確認(rèn)解決這些問題和風(fēng)險的途徑。

軟件測試目的往往包含如下內(nèi)容：

1）測試并不僅是為了找出錯誤，而且要通過分析錯誤產(chǎn)生的原因和錯誤的發(fā)生趨勢，幫助項目管理者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前軟件開發(fā)過程中的缺陷，以便及時改進(jìn)。

2）需要測試工程師設(shè)計出具有針對性的測試方法，以改善測試的有效性。

3）沒有發(fā)現(xiàn)錯誤的測試也是有價值的，完整的測試是評估軟件質(zhì)量的一種方法。

綜上來看軟件測試目的是指盡可能早的發(fā)現(xiàn)軟件中存在的缺陷并提高軟件質(zhì)量。

軟件測試原則

軟件測試?yán)碚摻?jīng)過幾十年的發(fā)展，在測試界提出了很多測試的基本原則，概括出以下8條軟件測試基本原則。

1.所有的測試要追溯到用戶的需求

在所有測試活動的過程中，測試人員都應(yīng)該從客戶的需求出發(fā)，想用戶所想。正如我們所知，軟件測試的目標(biāo)就是驗證產(chǎn)品開發(fā)的一致性和確認(rèn)產(chǎn)品是否滿足客戶的需求，與之對應(yīng)的任何產(chǎn)品質(zhì)量特性都應(yīng)追溯到用戶需求。簡單說就是一切從用戶角度出發(fā)。

2．測試應(yīng)盡早地介入

根據(jù)統(tǒng)計表明，在軟件開發(fā)生命周期早期引入的錯誤占軟件過程中出現(xiàn)所有錯誤（包括最終的缺陷）數(shù)量的50%～60%。此外，IBM的一份研究結(jié)果表明，缺陷存在放大的趨勢。所以越是測試后期，為修復(fù)缺陷所付出的代價就會越大。因此，軟件測試人員要盡早地且不斷地進(jìn)行軟件測試，以提高軟件質(zhì)量，降低軟件開發(fā)成本。

3．測試無法窮舉

在整個測試過程中，測試人員無法考慮到所有可能輸入值和它們的組合以及結(jié)合所有不同的測試前置條件；所以窮舉測試是不可能的，當(dāng)測試滿足一定的出口準(zhǔn)則時，測試就應(yīng)當(dāng)終止。因此，想要控制測試工作量，在測試成本、收益和風(fēng)險之間求得平衡；需要通過風(fēng)險分析、優(yōu)先級分析以及軟件質(zhì)量模型和不同測試的方法來確定測試關(guān)注點，從而代替窮舉測試，提高測試覆蓋率。

4．避免開發(fā)者自測

測試工作需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、冷靜的分析。心理學(xué)告訴我們，每個人都具有一種不愿否定自己工作的心理，這種狀態(tài)導(dǎo)致測試自己程序的障礙。同時，程序員對需求規(guī)格說明的錯誤理解而引入的錯誤是很難被發(fā)現(xiàn)。因此，程序員應(yīng)避免測試自己的程序，為達(dá)到最佳的效果，應(yīng)由獨立的測試小組、第三方來完成測試。

5．群集現(xiàn)象

Pareto Principle帕累托法則（二八定律）表明：80%的錯誤集中在20%的程序模塊中。也就是說，測試所發(fā)現(xiàn)的大部分缺陷和軟件運行失效是由少數(shù)程序模塊引起的。因此，測試過程中要充分注意群集現(xiàn)象，對發(fā)現(xiàn)錯誤較多的程序段或者軟件模塊，應(yīng)進(jìn)行反復(fù)的深入的測試。

6．殺蟲劑悖論

殺蟲劑用得多了，害蟲就有免疫力，殺蟲劑就發(fā)揮不了效力。同樣在測試中，如果測試用例被反復(fù)使用時，發(fā)現(xiàn)缺陷的能力就會越來越差。為了避免克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)，測試用例需要進(jìn)行定期評審和修改，不斷增加新的不同的測試用例來測試軟件或系統(tǒng)的不同部分，從而發(fā)現(xiàn)更多潛在的缺陷。作為專業(yè)的測試人員來說，要具有探索性思維和逆向思維。同理，測試方法也需要不斷地變化。

7．不存在缺陷的謬論

通過測試可以減少軟件中存在未被發(fā)現(xiàn)缺陷的可能性，但即使測試沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷，也不能證明軟件或系統(tǒng)是完全正確的。也就是說，測試只能證明軟件存在缺陷，不能證明軟件不存在缺陷。比如，不能滿足用戶期望的或用戶不滿意，也是一種缺陷。

8．測試活動依賴于測試背景

針對不同的測試背景，進(jìn)行的測試活動也不同，測試策略和測試方法在選取上也有所不同。比如，銀行產(chǎn)品和電商平臺。在銀行產(chǎn)品中要將安全放到首位；在電商平臺中要把兼容性、性能放到首位。在實際測試過程中，測試人員應(yīng)該在測試原則指導(dǎo)下進(jìn)行測試活動。

軟件測試原則有助于測試人員進(jìn)行高質(zhì)量的測試，盡早盡可能多的發(fā)現(xiàn)缺陷，并負(fù)責(zé)跟蹤和分析軟件中的問題，對存在的問題和不足提出質(zhì)疑和改進(jìn)，從而持續(xù)改進(jìn)測試過程。

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