Файл: Отладка и тестирование программ: основные подходы и ограничения (1 Понятия тестирования и отладки программного обеспечения).pdf

1.3 Цели и задачи тестирования программного обеспечения 

Цели тестирования:

Повысить вероятность того, что приложение, предназначенное для тестирования, будет работать правильно при любых обстоятельствах.

Повысить вероятность того, что приложение, предназначенное для тестирования, будет соответствовать всем описанным требованиям.

Задачи тестирования:

Проверить, что система работает в соответствии с определенными временами отклика клиента и сервера.

Проверить, что наиболее критические последовательности действий с системой конечного пользователя выполняются верно.

Проверить работу пользовательских интерфейсов

Проверить, что изменения в базах данных не оказывают неблагоприятного влияния на существующие программные модули.

При проектировании тестов свести к минимуму переработку тестов при возможных изменениях приложения.

Использовать инструменты автоматизированного тестирования там, где это целесообразно.

Проводить тестирование таким образом, чтобы не только обнаруживать, но и предупреждать дефекты.

При проектировании автоматизированных тестов использовать стандарты разработки таким образом, чтобы создать многократно используемые и сопровождаемые скрипты. 

1.4 Комплексное тестирование программного обеспечения 

Целью комплексного тестирования является проверка того, что каждый модуль программного продукта корректно согласуется с остальными модулями продукта. При комплексном тестировании может использоваться технология обработки сверху вниз и снизу вверх, при которой каждый модуль, являющийся листом в дереве системы, интегрируется со следующим модулем более низкого или более высокого уровня, пока не будет создано дерево программного продукта. Эта технология тестирования направлена на проверку не только тех параметров, которые передаются между двумя компонентами, но и на проверку глобальных параметров и, в случае объектно-ориентированного приложения, всех классов верхнего уровня.

Каждая процедура комплексного тестирования состоит из тестовых скриптов верхнего уровня, которые моделируют выполнение пользователем определенного задания, применяя модульные тесты нижнего уровня с необходимыми параметрами для проверки интерфейса. После принятия решений по поводу всех отчетов о проблемах модульного тестирования модули объединяются инкрементно и тестируются уже совместно на основе управляющей логики. Поскольку модули могут состоять из других модулей, часть работы по комплексному тестированию может быть проведена во время модульного тестирования. В случае если скрипты для модульного тестирования были созданы с помощью инструментов автоматизированного тестирования, их можно объединить и добавить новые скрипты для тестирования межмодульных связей.

Процедуры комплексного тестирования выполняются и должным образом уточняются, отчеты о проблемах документируются и отслеживаются. Отчеты о проблемах, как правило, классифицируют в зависимости от степени их серьезности в диапазоне от 1 до 4 (1 является наиболее, 4 - наименее критическим). После обработки этих отчетов тестировщик проводит регрессионное тестирование для проверки того, что проблемы полностью устранены. 

1.5 Восходящее и нисходящее тестирование 

Восходящее тестирование - это прекрасный способ локализации ошибок. Если ошибка обнаружена при тестировании единственного модуля, то очевидно, что она содержится именно в нем - для поиска ее источника не нужно анализировать код всей системы. А если ошибка проявляется при совместной работе двух предварительно протестированных модулей, значит, дело в их интерфейсе. Еще одним преимуществом восходящего тестирования является то, что выполняющий его программист концентрируется на очень узкой области (единственном модуле, передаче данных между парой модулей и т.п.). Благодаря этому тестирование проводится более тщательно и с большей вероятностью выявляет ошибки.

Главным недостатком восходящего тестирования является необходимое написания специального кода-оболочки, вызывающего тестируемый модуль. Если он, в свою очередь, вызывает другой модуль, для него нужно написать «заглушку». Заглушка - это имитация вызываемой функции, возвращающая те же данные, но ничего больше не делающая.

Понятно, что написание оболочек и заглушек замедляет работу, а для конечного продукта они абсолютно бесполезны. Но написанные однажды, ни элементы могут использоваться повторно при каждом изменении про-флммы. Хороший набор оболочек и заглушек - это очень эффективный инструмент тестирования.

В противоположность восходящему тестированию, стратегия целостного тестирования предполагает, что до полной интеграции системы ее отдельные модули не проходят особо тщательного тестирования.

Преимуществом такой стратегии является то, что нет необходимости в написании дополнительного кода. Поэтому многие руководители выбирают этот способ из соображений экономии времени - они считают, что лучше разработать один обширный набор тестов и с его помощью за один раз проверить всю систему. Но такое представление совершенно ошибочно, и вот почему.

Очень трудно выявить источник ошибки. Это главная проблема. Поскольку ни один из модулей не проверен как следует, в большинстве из них есть ошибки. Получается, что вопрос не столько в том, в каком модуле произошла обнаруженная ошибка, сколько в том, какая из ошибок во всех вовлеченных в процесс модулях привела к полученному результату. И когда накладываются ошибки нескольких модулей, ситуацию может быть гораздо труднее локализовать и повторить.

Кроме того, ошибка в одном из модулей может блокировать тестирование другого. Как протестировать функцию, если вызывающий ее модуль не работает? Если не написать для этой функции программу-оболочку, придется ждать отладки модуля, а это может затянуться надолго.

Трудно организовать исправление ошибок. Если программу пишут несколько программистов (а именно так и бывает в больших системах), и при этом неизвестно, в каком модуле ошибка, кто же будет ее искать и исправлять? Один программист будет указывать на другого, тот, выяснив, что его код ни при чем, снова обратится к первому, а в результате будет сильно страдать скорость разработки.

Процесс тестирования плохо автоматизирован. То, что на первый взгляд кажется преимуществом целостного тестирования - отсутствие необходимости писать оболочки и заглушки, - на самом деле оборачивается его недостатком. В процессе разработки программа ежедневно меняется, и ее приходится тестировать снова и снова. А оболочки и заглушки помогают автоматизировать этот однообразный труд.

Существует и еще один принцип организации тестирования, при котором программа так же, как и при восходящем способе, тестируется не целиком, а по частям. Только направление движения меняется - сначала тестируется самый верхний уровень иерархии модулей, а от него тестировщик постепенно спускается вниз. Такая технология называется нисходящей (top-down). Обе технологии - и нисходящую и восходящую - называют также инкрементальными.

При нисходящем тестировании отпадает необходимость в написании оболочек, но заглушки остаются. По мере тестирования заглушки по очереди заменяются на реальные модули.

Мнения специалистов о том, какая из двух инкрементальных стратегий тестирования более эффективна, сильно расходятся. На практике вопрос выбора стратегии тестирования обычно решается просто: каждый модуль по возможности тестируется сразу после его написания, в результате последовательность тестирования одних частей программы может оказаться восходящей, а других - нисходящей.

2. Стратегия тестирования и отладки программного обеспечения 

2.1 Метод Сандвича 

Тестирование методом сандвича представляет собой компромисс между восходящим и нисходящим подходами. Здесь делается попытка воспользоваться достоинствами обоих методов, избежав их недостатков. При использовании этого метода одновременно начинают восходящее и нисходящее тестирование, собирая программу как снизу, так и сверху и встречаясь в конце концов где-то в середине. Точка встречи зависит от конкретной тестируемой программы и должна быть заранее определена при изучении ее структуры. Например, если разработчик может представить свою систему в виде уровня прикладных модулей, затем уровня модулей обработки запросов, затем уровня примитивных функций, то он может решить применять нисходящий метод на уровне прикладных модулей (программируя заглушки вместо модулей обработки запросов), а на остальных уровнях применить восходящий метод. Применение метода сандвича - это разумный подход к интеграции больших программ, таких, как операционная система или пакет прикладных программ.

Метод сандвича сохраняет такое достоинство нисходящего и восходящего подходов, как начало интеграции системы на самом раннем этапе. Поскольку вершина программы вступает в строй рано, мы, как в нисходящем методе, уже на раннем этапе получаем работающий каркас программы. Поскольку нижние уровни программы создаются восходящим методом, снимаются те проблемы нисходящего метода, которые были связаны с невозможностью тестировать некоторые условия в глубине программы.

Модифицированный метод сандвича.

При тестировании методом сандвича возникает та же проблема, что и при нисходящем подходе, хотя здесь она стоит не так остро. Проблема эта в том, что невозможно досконально тестировать отдельные модули. Восходящий этап тестирования по методу сандвича решает эту проблему для модулей нижних уровней, но она может по-прежнему оставаться открытой для нижней половины верхней части программы. В модифицированном методе сандвича нижние уровни также тестируются строго снизу вверх. А модули верхних уровней сначала тестируются изолированно, а затем собираются нисходящим методом. Таким образом, модифицированный метод сандвича также представляет собой компромисс между восходящим и нисходящим подходами. 

2.2 Метод «белого ящика» 

Термин "белый ящик" означает, что при разработке тестовых случаев тестировщики используют любые доступные сведения о внутренней структуре или коде. Технологии, применяемые во время тестирования "белого ящика", обычно называют технологиями статического тестирования.

Этот метод не ставит цели выявление синтаксических ошибок, так как дефекты такого рода обычно обнаруживает компилятор. Методы белого ящика направлены на локализацию ошибок, которые сложнее выявить, найти и зафиксировать. С их помощью можно обнаружить логические ошибки и проверить степень покрытия тестами.

Тестовые процедуры, связанные с использованием стратегии белого ящика, используют управляющую логику процедур. Они предоставляют ряд услуг, в том числе:

. Дают гарантию того, что все независимые пути в модуле проверены по крайней мере один раз.

. Проверяют все логические решения на предмет того, истины они или ложны.

. Выполняют все циклы внутри операционных границ и с использованием граничных значений.

. Исследуют структуры внутренних данных с целыо проверки их достоверности.

Тестирование посредством белого ящика, как правило, включает в себя стратегию модульного тестирования, при котором тестирование ведется на модульном или функциональном уровне и работы по тестированию направлены на исследование внутреннего устройства модуля. Данный тип тестирования называют также модульным тестированием, тестированием прозрачного ящика (clear box) или прозрачным (translucent) тестированием, поскольку сотрудники, проводящие тестирование, имеют доступ к программному коду и могут видеть работу программы изнутри. Данный подход к тестированию известен также как структурный подход.

На этом уровне тестирования проверяется управляющая логика, проявляющаяся на модульном уровне. Тестовые драйверы используются для того, чтобы все пути в данном модуле были проверены хотя бы один раз, все логические решения рассмотрены во всевозможных условиях, циклы были выполнены с использованием верхних и нижних границ и роконтролированы структуры внутренних данных.

Методы тестирования на основе стратегии белого ящика:

Ввод неверных значений. При вводе неверных значений тестировщик заставляет коды возврата показывать ошибки и смотрит на реакцию кода. Это хороший способ моделирования определенных событий, например переполнения диска, нехватки памяти и т.д. Популярным методом является замена alloc() функцией, которая возвращает значение NULL в 10% случаев с целью выяснения, сколько сбоев будет в результате. Такой подход еще называют тестированием ошибочных входных данных. При таком тестировании проверяется обработка как верных, так и неверных входных данных. Тестировщики могут выбрать значения, которые проверяют диапазон входных/выходных параметров, а также значения, выходящие за границу диапазона.