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

Глава2. 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.^[5]

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 целью 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. ^[6]

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. Модульное тестирование. При создании кода каждого модуля программного продукта проводится модульное тестирование для проверки того, что код работает верно и корректно реализует архитектуру. При модульном тестировании новый код проверяется на соответствие подробному описанию архитектуры; обследуются пути в коде, устанавливается, что экраны, ниспадающие меню и сообщения должным образом отформатированы; проверяются диапазон и тип вводимых данных, а также то, что каждый блок кода, когда нужно, генерирует исключения и возвращает ошибки (еггог returns). Тестирование каждого модуля программного продукта проводится для того, чтобы проверить корректность алгоритмов и логики и то, что программный модуль удовлетворяет предъявляемым требованиям и обеспечивает необходимую функциональность. По итогам модульного тестирования фиксируются ошибки, относящиеся к логике программы, перегрузке и выходу из диапазона, времени работы и утечке памяти.

Тестирование обработки ошибок. При использовании этого метода признается, что нереально на практике проверить каждое возможное условие возникновения ошибки. По этой причине программа обработки ошибок может сгладить последствия при возникновении неожиданных ошибок. Тестировщик обязан убедиться в том, что приложение должным образом выдает сообщение об ошибке. Так, приложение, которое сообщает о системной ошибке, возникшей из-за промежуточного программного обеспечения представляет небольшую ценность, как для конечного пользователя, так и для тестировщика. Утечка памяти. При тестировании утечки памяти приложение исследуется с целью обнаружения ситуаций, при которых приложение не освобождает выделенную память, в результате чего снижается производительность или возникает тупиковая ситуация. Данная технология применяется как для тестирования версии приложения, так и для тестирования готового программного продукта. Возможно применение инструментов тестирования.^[7] Они могут следить за использованием памяти приложения в течение нескольких часов или даже дней, чтобы проверить, будет ли расти объем используемой памяти. С их помощью можно также выявить те операторы программы, которые не освобождают выделенную память. Комплексное тестирование. 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. Тестирование цепочек. Тестирование цепочек подразумевает проверку группы модулей, составляющих функцию программного продукта. Эти действия известны еще как модульное тестирование, с его помощью обеспечивается адекватное тестирование компонентов системы. Данное тестирование выявляет, достаточно ли надежно работают модули для того, чтобы образовать единый модуль, и выдает ли модуль программного продукта точные и согласующиеся результаты. Исследование покрытия. При выборе инструмента для исследования покрытия важно, чтобы группа тестирования проанализировала тип покрытия, необходимый для приложения. Исследование покрытия можно провести с помощью различных технологий. Метод покрытия операторов часто называют С1, что также означает покрытие узлов. Эти измерения показывают, был ли проверен каждый исполняемый оператор. Данный метод тестирования обычно использует программу протоколирования (profiler) производительности. Покрытие решений. Метод покрытия решений направлен на определение (в процентном соотношении) всех возможных исходов решений, которые были проверены с помощью комплекта тестовых процедур. Метод покрытия решений иногда относят к покрытию ветвей и называют С2. Он требует: чтобы каждая точка входа и выхода в программе была достигнута хотя бы единожды, чтобы все возможные условия для решений в программе были проверены не менее одного раза и чтобы каждое решение в программе хотя бы единожды было протестировано при использовании всех возможных исходов. Покрытие условий. Покрытие условий похоже на покрытие решений. Оно направлено на проверку точности истинных или ложных результатов каждого логического выражения. Этот метод включает в себя тесты, которые проверяют выражения независимо друг от друга. Результаты этих проверок аналогичны тем, что получают при применении метода покрытия решений, за исключением того, что метод покрытия решений более чувствителен к управляющей логике программы.

2.3 Метод «черного ящика»

Если тестирование на основе стратегии белого ящика исследует внутреннюю работу программы, то методы тестирования черного ящика сравнивают поведение приложения с соответствующими требованиями. Кроме того, эти методы обычно направлены на выявление трех основных видов ошибок: функциональности, поддерживаемой программным продуктом; производимых вычислений; допустимого диапазона или области действия значений данных, которые могут быть обработаны программным продуктом. На этом уровне тестировщики не исследуют внутреннюю работу компонентов программного продукта, тем не менее они проверяются неявно. Группа тестирования изучает входные и выходные данные программного продукта. В этом ракурсе тестирование с помощью методов черного ящика рассматривается как синоним тестирования на уровне системы, хотя методы черного ящика могут также применяться во время модульного или компонентного тестирования. При тестировании методами черного ящика важно участие пользователей, поскольку именно они лучше всего знают, каких результатов следует ожидать от бизнес-функций.

Ключом к успешному завершению системного тестирования является корректность данных. Поэтому на фазе создания данных для тестирования крайне важно, чтобы конечные пользователи предоставили как можно больше входных данных. Тестирование при помощи методов черного ящика направлено на получение множеств входных данных, которые наиболее полно проверяют все функциональные требования системы. Это не альтернатива тестированию по методу белого ящика. Проблемы сохранения резервных копий и способности к восстановлению работы Проблемы безопасности Методы тестирования на основе стратегии черного ящика Эквивалентное разбиение. Исчерпывающее тестирование входных данных, как правило, неосуществимо. Поэтому следует проводить тестирование с использованием подмножества входных данных. При тестировании ошибок, связанных с выходом за пределы области допустимых значений, применяют три основных типа эквивалентных классов: значения внутри границы диапазона, за границей диапазона и на границе. Оправдывает себя практика создания тестовых процедур, которые проверяют граничные случаи плюс/минус один во избежание пропуска ошибок «на единицу больше» или «на единицу меньше». Кроме разработки тестовых процедур, использующих сильно структурированные классы эквивалентности, группа тестирования должна провести исследовательское тестирование. Тестовые процедуры, при выполнении которых выдаются ожидаемые результаты, называются правильными тестами. Тестовые процедуры, проведение которых должно привести к ошибке, носят название неправильных тестов. Диаграммы причинно-следственных связей. Составление диаграмм причинно-следственных связей - это метод, дающий четкое представление о логических условиях и соответствующих действиях. Метод предполагает четыре этапа. Первый этап заключается в составлении перечня причин (условий ввода) и следствий (действий) для модуля и в присвоении идентификатора каждому модулю. На втором этапе разрабатывается диаграмма причинно-следственных связей. На третьем этапе диаграмма преобразуется в таблицу решений. Четвертый этап включает в себя установление причин и следствий в процессе чтения спецификации функций. Каждой причине и следствию присваивается собственный идентификатор. Причины перечисляются в столбике с левой стороны листа бумаги, а следствия - с правой. Затем причины и следствия соединяются линиями так, чтобы были отражены имеющиеся между ними соответствия. На диаграмме проставляются булевы выражения, которые объединяют две или более причин, связанных со следствием. Далее правила таблицы решений преобразуются в тестовые процедуры. Системное тестирование. Термин «системное тестирование» часто употребляется как синоним «тестирования с помощью методов черного ящика», поскольку во время системного тестирования группа тестирования рассматривает в основном «внешнее поведение» приложения. Системное тестирование включает в себя несколько подтипов тестирования, в том числе функциональное, регрессионное, безопасности, перегрузок, производительности, удобства использования, случайное, целостности данных, преобразования данных, сохранения резервных копий и способности к восстановлению, готовности к работе, приемо-сдаточные испытания и альфа/бета тестирование. Функциональное тестирование. Функциональное тестирование проверяет системное приложение в отношении функциональных требований с целью обнаружения несоответствия требованиям конечного пользователя. Для большинства программ тестирования программного продукта данный метод тестирования является главным. Его основная задача - оценка того, работает ли приложение в соответствии с предъявляемыми требованиями. Регрессионное тестирование. Смысл проведения тестирования заключается в обнаружении дефектов, их документировании и отслеживании вплоть до устранения. Тестировщик должен быть уверен в том, что меры, принимаемые для устранения найденных ошибок, не породят в свою очередь новых ошибок в других областях системы. Регрессионное тестирование позволяет выяснить, не появились ли какие-либо ошибки в результате ликвидации уже обнаруженных ошибок. Именно для регрессионного тестирования применение инструментов автоматизированного тестирования дает наибольшую отдачу. Все созданные ранее скрипты можно использовать снова для подтверждения того, что в результате изменений, внесенных при устранении ошибки, не появились новые дефекты. Эта цель легко достижима, поскольку скрипты можно выполнять без ручного вмешательства и использовать столько раз, сколько необходимо для обнаружения ошибок.^[8] Тестирование безопасности. Тестирование безопасности включает в себя проверку работы механизмов доступа к системе и к данным. Для этого придумывают тестовые процедуры, которые пытаются преодолеть защиту системы. Тестировщик проверяет степень безопасности и ограничения доступа, выявляя таким образом соответствие установленным требованиям к безопасности и всем применяемым правилам по безопасности системы. Тестирование перегрузок. При тестировании перегрузок выполняется проверка системы без учета ограничений архитектуры с целыо выявления технических ограничений системы. Эти тесты проводятся на пике обработки транзакций и при непрерывной загрузке большого объема данных. Тестирование перегрузок измеряет пропускную способность системы и ее эластичность (resiliency) на всех аппаратных платформах. Этот метод подразумевает одновременное обращение со стороны многих пользователей к определенным функциям системы, причем некоторые вводят значения, выходящие за пределы нормы. От системы требуется обработка огромного количества данных или выполнение большого числа функциональных запросов в течение короткого периода времени. Тестирование производительности. Тесты производительности проверяют, удовлетворяет ли системное приложение требованиям по производительности. Применяя тестирование производительности, можно замерить и составить отчеты по таким показателям, как скорость передачи входных и выходных данных, общее число действий по вводу и выводу данных, среднее время, затрачиваемое базой данных на отклик на запрос, и интенсивность использования центрального процессора. Как правило, для автоматической проверки степени производительности, проводимой в рамках тестирования производительности, используются те же инструменты, что и при тестировании перегрузок. Тестирование удобства использования. Тесты удобства использования направлены на подтверждение простоты применения системы и того, что пользовательский интерфейс выглядит привлекательно. Такие тесты учитывают человеческий фактор в работе системы. Тестировщику нужно оценить приложение с точки зрения конечного пользователя.

2.4 Методы отладки программного обеспечения

Отладка программы так или иначе принимает рассмотрение и логическое решение доступной информации о ошибках. Большая часть ошибок может быть узнана к косвенным знакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования, не получая дополнительной информации. Таким образом используйте различные методы: Ручное тестирование; Прологи; Снижения; Обратная трассировка. Метод ручного тестирования. Это - самый простой и естественный метод данной группы. В обнаружении ошибок необходимо выполнить протестированную программу вручную, используя коммутируемый тест, работой, с которой была узнана ошибка. Метод очень эффективен, но не применим для больших программ, программ с трудными расчетами и когда ошибка соединяется с неправильным представлением компании-производителя телевизионных программ о производительности некоторых операций.

Данный метод часто использует в качестве компонента других методов устранения неисправностей. Метод пролога. Метод основан на тщательном анализе симптомов Ошибки, которую можно показать как неправильные результаты расчетов или как сообщение об ошибке. Если компьютер просто "зависает", фрагмент дисплея Ошибки вычисляют, происхождение последних полученных результатов и движений потребителя. Информация, полученная таким образом, организует и осторожно учится, просматривая адекватный фрагмент программы. В результате этих гипотез усовершенствования движений о погрешностях, каждая из которых проверяют. Если гипотеза - истина, детализируйте информацию о Ошибки, по-другому - совершенствуют другую гипотезу. Самый ответственный этап - укладка текста симптомов Ошибки.^[9] Организуя Ошибки, все - способ, чтобы записать данные, которые известны о его дисплеях, и фиксируйте, как местоположения, в которых фрагмент с ошибкаю обычно выполняется, и местоположения, в которых показывают ошибка. Если в результате изучения о данном какие-либо гипотезы не появляются, дополнительная информация о Ошибки необходима. Дополнительная информация может быть получена, например, в результате производительности подобных тестов. В ходе попытки доказательства очиститься, объясняются ли все дисплеи Ошибки данной гипотезой, если не все или гипотеза не истина, или Ошибки - некоторые. Метод снижения. На методе снижения в начинающемся наборе формы причин, которые могли вызвать данный дисплей Ошибки. Затем анализ причин, что противоречит доступным данным, отщепляет. Если все причины отщепляются, необходимо выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. Иначе самая вероятная попытка гипотезы доказать. Если гипотеза объясняет полученные знаки Ошибки, ошибка находится, по-другому - проверяют следующую причину. Метод обратной трассировки. Для малых программ эффективно приложение метода обратной трассировки. Начните с точки вывода неправильного результата. Для этой точки находится в работе гипотеза о значениях основных переменных, которые могли привести к получению доступного результата. Далее, происхождение этой гипотезы, сделайте предложения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжается, все же не узнавайте причину Ошибки.