基于Q tronic工具的在線測(cè)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)

康瑛石,劉秀峰

(1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江寧波 315000; 2.奧博學(xué)術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)系,圖爾庫 20520)

基于Q tronic工具的在線測(cè)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)

康瑛石1,劉秀峰2

(1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江寧波 315000; 2.奧博學(xué)術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)系,圖爾庫 20520)

運(yùn)用了一種基于模型的測(cè)試工具Q tronic,優(yōu)化設(shè)計(jì)出一個(gè)系統(tǒng)測(cè)試模型產(chǎn)品,并分析了如何實(shí)現(xiàn)適配器和如何運(yùn)用自動(dòng)生成的測(cè)試實(shí)例對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效測(cè)試.測(cè)試結(jié)果證明,一個(gè)成功的設(shè)計(jì)模型產(chǎn)品能極大地提高發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱藏錯(cuò)誤(Bugs)的機(jī)會(huì).

模型產(chǎn)品設(shè)計(jì);在線測(cè)試產(chǎn)品;適配器

0 引言

傳統(tǒng)軟件測(cè)試難以勝任手動(dòng)測(cè)試的過程,不能處理復(fù)雜的軟件規(guī)格.為解決這一難題,通過采用新的途徑從系統(tǒng)規(guī)格中自動(dòng)獲得測(cè)試案例.途徑之一便是模型測(cè)試產(chǎn)品(MBT),運(yùn)用該產(chǎn)品測(cè)試可以根據(jù)模型的部分描述或給定的完整系統(tǒng)而自動(dòng)生成.用模型測(cè)試產(chǎn)品可以代替上百次的手工繪制測(cè)試案例,如測(cè)試設(shè)計(jì)者寫出被測(cè)試系統(tǒng)(SU T)的抽象模型,模型測(cè)試工具將從模型里自動(dòng)產(chǎn)生一套測(cè)試案例.優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試的產(chǎn)生過程能夠在模型里系統(tǒng)地形成與測(cè)試需求相關(guān)的所有組合,從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)計(jì)的自動(dòng)化過程.

測(cè)試案例根據(jù)給定的模板,臨近備用設(shè)備基于被測(cè)試系統(tǒng)的執(zhí)行自動(dòng)生成.產(chǎn)生的被測(cè)試系統(tǒng)的輸出和時(shí)間排序會(huì)在測(cè)試時(shí)進(jìn)行詳盡的動(dòng)態(tài)檢測(cè).

離線測(cè)試是傳統(tǒng)的測(cè)試方法.依此方法,測(cè)試案例的產(chǎn)生和執(zhí)行是分成兩個(gè)互相獨(dú)立的階段的,所有的測(cè)試案例都是先產(chǎn)生后執(zhí)行.與傳統(tǒng)的離線測(cè)試相比,在線測(cè)試體現(xiàn)了其長(zhǎng)期測(cè)試的優(yōu)勢(shì),如測(cè)試可持續(xù)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天,減少了離線測(cè)試時(shí)狀態(tài)空間爆炸的問題,并允許非確定性、即時(shí)系統(tǒng)測(cè)試[1].

模型測(cè)試產(chǎn)生于像電話交換器這樣的硬件測(cè)試,近幾年已經(jīng)擴(kuò)展到軟件領(lǐng)域[2].模型測(cè)試已發(fā)展成不同風(fēng)格的研究工作.例如文獻(xiàn)[3-4]包括大范圍的模型測(cè)試工作.人們已經(jīng)研究了模型測(cè)試的生成技術(shù)并將此技術(shù)運(yùn)用于一些工業(yè)系統(tǒng)[5-6].一些模型測(cè)試工具得到了很好的發(fā)展,如:A ETGG,Case M aker,A TD-Automated Test Designer和Conformiq Qtronic等[7].

我們運(yùn)用Conformiq Qtronic(1.0.5版本)工具來執(zhí)行手機(jī)游戲服務(wù)在線模型測(cè)試.當(dāng)輸入既定的系統(tǒng)的“設(shè)計(jì)模型”時(shí),Confo rm iq自動(dòng)導(dǎo)出測(cè)試.導(dǎo)出的測(cè)試實(shí)際上是黑盒測(cè)試,它取決于性能的模型和測(cè)試系統(tǒng)的端口狀態(tài)和設(shè)置,而非實(shí)施的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[8].Q tronic提供在線和離線測(cè)試模式兩個(gè)補(bǔ)充模型來配置導(dǎo)出測(cè)試.在線模式中,Qtronic從設(shè)計(jì)模型中產(chǎn)生大量不同的測(cè)試案例,并直接在運(yùn)行的系統(tǒng)中執(zhí)行.離線模式中,從模型中產(chǎn)生測(cè)試腳本,隨后可在系統(tǒng)中獨(dú)立執(zhí)行.

本文通過Q tronic建模型以及演示在線測(cè)試來展現(xiàn)測(cè)試模型設(shè)計(jì),討論了適配器插件法的創(chuàng)建以及運(yùn)行測(cè)試,并分析測(cè)試了結(jié)果.

1 ABOT測(cè)試系統(tǒng)

在ABOT系統(tǒng)中,一個(gè)物理區(qū)域內(nèi)游戲者可以用像手機(jī)那樣的便攜設(shè)備進(jìn)行交互式游戲.服務(wù)器在游戲者手持的屏幕上用電子地圖提供物理游戲區(qū)域交換.便攜設(shè)備會(huì)隨著游戲者在游戲區(qū)域內(nèi)的位置定期更新服務(wù)器.服務(wù)器計(jì)算所有游戲者的圖像區(qū)域,并將運(yùn)算出的信息發(fā)布給所有在線登陸的游戲者們.根據(jù)收到的位置信息,游戲者可以和其他游戲者進(jìn)行打斗,或根據(jù)程序(客觀的能夠提高游戲者的經(jīng)驗(yàn)價(jià)值)在一個(gè)可打斗的距離,程序可根據(jù)打斗隨意移動(dòng).如果俘獲一個(gè)機(jī)器人,便能獲得程序中的機(jī)器人的點(diǎn)數(shù).如果游戲者在打斗中失敗,他的經(jīng)驗(yàn)價(jià)值還有所擁有機(jī)器人將被分配給贏家.失敗者可以通過返回主頁凡人方式復(fù)活.

ABOT游戲服務(wù)器的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)主要部件(見圖1).通信管理器,作為服務(wù)器和游戲管理者的一個(gè)信息媒介,基本上是服務(wù)器的引擎.游戲管理者,所有的輸入信息首先由信息分析器進(jìn)行分析以便后續(xù)工序.然后,一個(gè)“客戶經(jīng)理”對(duì)游戲者進(jìn)行身份驗(yàn)證和注冊(cè),然而,登陸的游戲者和點(diǎn)數(shù)是由“游戲經(jīng)理”和“點(diǎn)數(shù)經(jīng)理”分別管理的.“打斗結(jié)果經(jīng)理”用來決定打斗的結(jié)果,“位置經(jīng)理”用來變換GPS位置到游戲者的像素位置,并運(yùn)算游戲者與其他所有游戲者、交換服務(wù)器和游戲者們之間的數(shù)據(jù),不對(duì)稱的交換會(huì)被用到.也就是說游戲者用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PtP)方式,通過3G或GPRS技術(shù)鏈接,將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器通過無線的DVB-H媒介將數(shù)據(jù)發(fā)布給其他游戲者.這一方法使游戲者們可以積極地進(jìn)行游戲互動(dòng),服務(wù)器可以修改游戲設(shè)置并發(fā)布適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)給游戲者們.信息結(jié)構(gòu)經(jīng)常在服務(wù)器和游戲者之間交換信息(見圖2).信息的每個(gè)字段解釋見表1和2.

圖1 ABOT的結(jié)構(gòu)

圖2 ABOT的信息結(jié)構(gòu)

表1 信息結(jié)構(gòu)描述

表2 信息類型描述

2 Qtron ic在線測(cè)試

2.1 被測(cè)試系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

我們需要用Qtronic模型語言(QML)建立被測(cè)試模型,從而能夠用Qtronic工具執(zhí)行在線測(cè)試. QML即用文本也用圖示的符號(hào).然而,圖示符號(hào)總是要依賴文本符號(hào)進(jìn)行完善.文本的QML基本屬于變種的Java語言[9],然而,圖示模型用狀態(tài)機(jī)提供基本模型,沒有像正交直線或歷史狀態(tài)那樣的先進(jìn)特征.一個(gè)圖示編輯Qtronic制造模型者創(chuàng)建和編輯圖示的規(guī)格.

在QML中,系統(tǒng)的靜態(tài)描述類似Java語言的類別定義.此外,還類似標(biāo)準(zhǔn)Java特征(像構(gòu)造器方法、分類方法等)系統(tǒng)規(guī)格,包括系統(tǒng)端口的定義,數(shù)據(jù)類型通過這些端口輸入或輸出.程序1體現(xiàn)了系統(tǒng)分程序描述ABO T服務(wù)器端口,即輸入接受信息,輸出發(fā)送信息.

用程序2列出服務(wù)器用到的5種數(shù)據(jù)類型.其中,M sgHdr是其他3種輸入數(shù)據(jù)類型的超級(jí)類型.輸入信息記錄類型有3種:

●賬戶:游戲者用來登錄的用戶名和密碼;

●戰(zhàn)績(jī):顯示游戲者的戰(zhàn)績(jī)或機(jī)器人的戰(zhàn)斗結(jié)果;

●超時(shí):顯示超時(shí)信息的類型.

輸出記錄數(shù)據(jù)類型“回應(yīng)”用來通過被測(cè)試系統(tǒng)對(duì)檢驗(yàn)器進(jìn)行信息宣布,同時(shí)也宣布字段信息類型TOC和信息目錄.

完成了對(duì)系統(tǒng)端口和通過這些端口輸入輸出的數(shù)據(jù)類型的定義以后,整個(gè)體統(tǒng)就成為一個(gè)Java.通過擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī)的類別,機(jī)器人類別將有一個(gè)從超級(jí)類別獲得的Run(自動(dòng)運(yùn)行項(xiàng))程序執(zhí)行的線程.如果文本QM T符號(hào)用來具體說明服務(wù)器的性能,那么執(zhí)行狀態(tài)機(jī)的編碼就會(huì)被添加到Run程序.然而,如果選擇圖解模型建模服務(wù)器性能,因?yàn)樾阅軙?huì)從圖解模型輸入,所以就沒有必要定義Run程序了.

我們的研究采用QM T的圖解表示法建模服務(wù)器性能.通過分析服務(wù)器的需求,得到下列幾個(gè)主要功能:

●用戶賬戶管理:負(fù)責(zé)新玩家的注冊(cè)和賬戶認(rèn)證;

●戰(zhàn)績(jī)管理:裁決游戲者之間和游戲者與機(jī)器人之間的打斗結(jié)果,并不斷改變機(jī)器人的所屬權(quán);

●游戲者與機(jī)器人位置管理:更新游戲者的實(shí)際位置,分別發(fā)布游戲者和機(jī)器人的像素信息.

基于上述這些功能,我們把服務(wù)器分為6個(gè)狀態(tài),如圖3所示.在程序3編碼摘錄中可以看到,狀態(tài)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)變的作用如同機(jī)器人類別中的程序一樣.在執(zhí)行測(cè)試時(shí),服務(wù)器的狀態(tài)機(jī)將會(huì)通過從狀態(tài)機(jī)獲得的start程序啟動(dòng).

圖3 ABOT游戲服務(wù)器狀態(tài)機(jī)

生成設(shè)計(jì)模型令人關(guān)注的方面是SU T超時(shí)性能的建模.每當(dāng)注冊(cè)玩家變換位置,服務(wù)器就會(huì)通過GPS定位系統(tǒng)接收信息.服務(wù)器收集位置信息并有規(guī)律地(每隔5 min)把它發(fā)送給游戲中的所有玩家.我們理想地認(rèn)為,既然發(fā)布信息體系完全獨(dú)立于服務(wù)器的其他活動(dòng),那么它應(yīng)該用服務(wù)器狀態(tài)機(jī)的圖解狀態(tài)來建模.然而,QM T的圖解版本并不支持圖解狀態(tài),所以我們用QM T的文字版本把信息發(fā)布系統(tǒng)建模成一個(gè)單獨(dú)分開的QM T線程.實(shí)際上,SU T的任何模型都可以解讀并且能夠在電腦運(yùn)作時(shí)間當(dāng)作線程來應(yīng)用.因此,我們可以為一個(gè)給定的類別增添多個(gè)線程,擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī)的類別.這種方法在展示在機(jī)器人類別的main功能里.

2.2 連接Qtron ic和SUT

要進(jìn)行在線測(cè)試,Qtronic必須通過適配器連接到SU T上.適配器用來把Qtronic的普通端口轉(zhuǎn)換成測(cè)試系統(tǒng)的某個(gè)端口(實(shí)驗(yàn)中用輸入/輸出端口表示).此外,適配器是縮小模型與SU T之間抽象缺口的好方法[8].因?yàn)榛谀Ｐ偷臏y(cè)試工具產(chǎn)生的測(cè)試程序組太抽象了,沒有足夠的具體細(xì)節(jié),測(cè)試系統(tǒng)不能進(jìn)行測(cè)試.圖4表示在線測(cè)試結(jié)構(gòu)中的適配器.

圖4 在線測(cè)試適配器架構(gòu)

在線測(cè)試過程之初,適配器作為一個(gè)C++動(dòng)態(tài)鏈接庫(DDL)的插件輸入Qtronic.測(cè)試一開始,適配器就按照由測(cè)試器啟動(dòng)的本身特有的線程運(yùn)行.當(dāng)Q tronic發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),適配器就接受程序要求,它還把從SU T那里接收到的數(shù)據(jù)送回到Qtronic那里{qtronic08}.為了簡(jiǎn)化這個(gè)機(jī)制,Qtronic運(yùn)用一種普通的數(shù)據(jù)類型,即datum與適配器進(jìn)行通信.適配器的任務(wù)就是從SU T支持的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù).

在適配器的安裝啟用中有兩個(gè)端口用來和測(cè)試器進(jìn)行通信,即接受端口和發(fā)送端口.接受端口程序是測(cè)試器把數(shù)據(jù)發(fā)送到SU T,而發(fā)送端口程序則是適配器把SU T發(fā)送的信息返送回測(cè)試器.輸入端口和輸出端口用來執(zhí)行與SU T的通信合作.程序4給出的編碼樣本,展示的就是當(dāng)玩家操作時(shí),適配器與Qtronic測(cè)試器和SU T的通信活動(dòng).同樣也展示了普通數(shù)據(jù)類型datum是怎樣轉(zhuǎn)換成SU T具體數(shù)據(jù)類型的.在案例中,注冊(cè)程序力求構(gòu)建一個(gè)能夠被發(fā)送到ABOT游戲服務(wù)器的登錄信息,而接受信息程序則用來檢索由服務(wù)器返送回來的回應(yīng)信息.

只有基于普通數(shù)據(jù)類型的Datum才會(huì)在Q tronic和適配器之間交換.適配器與SU T交流時(shí)要把普通數(shù)據(jù)測(cè)試器從內(nèi)部的QML record數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)類型、子類型.QML record是用來建模數(shù)據(jù)類型的,而數(shù)據(jù)類型由運(yùn)用了reco rd數(shù)據(jù)類型的設(shè)計(jì)模型定義的(見程序2).Datum和QM TRecord之間的轉(zhuǎn)換在程序4中表示出來.這是QMLDataM apper和Datum Factory類別完成的.在這個(gè)程序末尾,我們構(gòu)建了一個(gè)Response記錄,設(shè)置其字段值,從而使數(shù)據(jù)從QM TReco rd轉(zhuǎn)換成Datum,最終發(fā)送到測(cè)試器.

2.3 實(shí)行測(cè)試

更確切地說,ABO T游戲服務(wù)器在線測(cè)試是用來核對(duì)服務(wù)器和游戲者之間發(fā)送與接收信息的準(zhǔn)確性.也就是說,每當(dāng)服務(wù)器接收到測(cè)試器的信息,我們期待服務(wù)器執(zhí)行接收這條信息的任務(wù);當(dāng)服務(wù)器發(fā)送一條信息給測(cè)試器時(shí),我們預(yù)料服務(wù)器會(huì)產(chǎn)生結(jié)果.例如,一玩家注冊(cè)時(shí),typeOfContent=x08信息就會(huì)發(fā)送到服務(wù)器,服務(wù)器接收到注冊(cè)信息時(shí)就會(huì)核實(shí)玩家的賬戶登記.如果玩家注冊(cè)成功,服務(wù)器就反送回一條信息typeOfContent=x09,否則就顯示注冊(cè)失敗.

Qtronic在線測(cè)試時(shí),需要下載系統(tǒng)模型和適配器插件.下載完系統(tǒng)模型之后,Q tronic將檢測(cè)模型的結(jié)構(gòu)是否完整,報(bào)告不匹配之處.Q tronic根據(jù)給定的模型自動(dòng)生成測(cè)試案例,排除有悖于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的案例,逐個(gè)確認(rèn)測(cè)試結(jié)果的有效性.測(cè)試進(jìn)行中,像過渡范圍和狀態(tài)范圍這些基于模型的范圍標(biāo)準(zhǔn)是用來指導(dǎo)測(cè)試生成的.可以安裝的測(cè)試執(zhí)行過程的附加選項(xiàng)也有很多,如已選標(biāo)準(zhǔn)的Stop at 100% Coverage,或者是運(yùn)行單一測(cè)試案例的Single Test Run,圖5顯示的就是Qtronic的用戶界面.

圖5 運(yùn)行測(cè)試的用戶界面

表3是從應(yīng)用于ABOT服務(wù)器的測(cè)試執(zhí)行過程(在線模式)的結(jié)果中摘錄的一部分.符號(hào)→表示系統(tǒng)對(duì)Qtronic生成的SU T的輸入,而符號(hào)←表示SU T觀察到的反應(yīng).有了生成測(cè)試序列,來自于SU T的反應(yīng)信息就會(huì)受到模型現(xiàn)行狀態(tài)的檢查,就這樣通過檢查證明其正確性.由于SU T是確定的,其他的測(cè)試運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果序列.

我們對(duì)表3中展示的測(cè)試給以解釋說明.第1行,注冊(cè)者擁有用戶名和密碼,但是字段為空,導(dǎo)致第2行的注冊(cè)失敗信息.在第3行里,一個(gè)用戶(用戶2)試著注冊(cè),這一次成功了,SUT回復(fù)了信息并給這個(gè)用戶分配了角色任務(wù).隨后,在第5行SU T收到建立新賬戶的請(qǐng)求,系統(tǒng)在第6行回復(fù)確認(rèn)成功.7到18行描述的是兩個(gè)玩家之間的打斗場(chǎng)景.第7行里的玩家打斗數(shù)據(jù)信息早在兩個(gè)玩家打斗之前就發(fā)送了,然后是玩家和對(duì)手的詳細(xì)信息.玩家對(duì)手分析打斗數(shù)據(jù)并給初始玩家提供結(jié)果(第9行和第10行).其他兩條打斗結(jié)果信息是發(fā)送給SU T的打斗結(jié)局.可能有3種結(jié)局:我輸了、我贏了和不確定,分別由信息類型0,1和2來表示.一般SUT每5min會(huì)把游戲里所有玩家的位置發(fā)送給所有在線注冊(cè)玩家.[Response 2發(fā)布玩家位置信息]第23,24和25行是SU T通過輸出端發(fā)送給測(cè)試器的單向信息.

表3 Otron ic測(cè)試ABOT游戲服務(wù)的運(yùn)行過程

4 已識(shí)別的錯(cuò)誤程序

通過對(duì)ABOT服務(wù)器的在線測(cè)試,已發(fā)現(xiàn)3個(gè)程序錯(cuò)誤.

錯(cuò)誤程序1在轉(zhuǎn)變bot所屬列表時(shí),服務(wù)器顯示錯(cuò)誤:“分隔錯(cuò)誤”.例如,在確定戰(zhàn)斗結(jié)果時(shí),如果轉(zhuǎn)變bot的所屬列表,如將bot從輸家列表上轉(zhuǎn)移贏家列表,服務(wù)器即顯示錯(cuò)誤并崩潰.這一錯(cuò)誤在3處都出現(xiàn)過.

原因是當(dāng)C++STL的迭代器的某一成分丟失,迭代器便失效.當(dāng)下一成分出現(xiàn)時(shí),錯(cuò)誤即顯示.原代碼如下:

錯(cuò)誤程序2當(dāng)將長(zhǎng)期不操作的玩家移出玩家控制管理時(shí),程序顯示“分隔錯(cuò)誤!”.顯示的錯(cuò)誤如下.

檢查長(zhǎng)期無操作的玩家

玩家181831長(zhǎng)時(shí)間無操作

玩家管理:刪除玩家18183

發(fā)送退出系統(tǒng)信息

游戲大師.cpp 1026行:p is null分隔錯(cuò)誤.

這一錯(cuò)誤發(fā)生的原因與錯(cuò)誤1類似.導(dǎo)致這一錯(cuò)誤的代碼如下:

錯(cuò)誤程序3當(dāng)服務(wù)器收到信息時(shí)顯示錯(cuò)誤“爭(zhēng)論無效”.這一程序在溝通經(jīng)理和游戲大師這兩個(gè)服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤.

主機(jī)名稱:localhost.localdomain

SOCKET已開

確認(rèn)SOCKET可再用

端口已連上

收聽……

接收器(25285)接受新信息:從127.0.0.1的新連接

服務(wù)器:新連接自127.0.0.1

接收器ID=26064 TOC=0

發(fā)送器(25288)閱讀信息表的信息

無效

解決這一錯(cuò)誤程序的辦法是確保游戲大師先于管理經(jīng)理開啟.

4 結(jié)論

本文細(xì)致地描述了SU T模型設(shè)計(jì)及其優(yōu)化措施.另外,試用了另一種正在研發(fā)的產(chǎn)品——適配器.用其對(duì)模型和SU T進(jìn)行測(cè)試.通過案例分析了Otronic測(cè)試器的運(yùn)行.通過更改軟件,測(cè)試其他設(shè)計(jì)軟件變得更方便.我們通過利用QML建立一個(gè)文本模型,通過分線傳遞信息只需5 s.試用了無分區(qū)連接服務(wù)器,并使用分開的程序設(shè)施,因此每5 s從服務(wù)器發(fā)的信息都能直接發(fā)送到Q tronic.

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Onlinemodel-based testing design using the Qtron ic tool

KANG Ying-shi1,L IU Xiu-feng2

(1.Zhejiang Business and Technology Institute,Ningbo 315000,China; 2.Department of Computer Science,Abo Akademi University,Turku 20520,Finland)

In this paper,online model-based testing design using the Q tronic tool:1)describe the techniques used to design and op timize the model;2)imp lement a m iddle-w are p roduct-the adap ter; 3)integrate the adap ter w ith the testing model and the SU T;4)run the online tests using themodelbased testing tool,qtronic.Our results demonstrate that a successful design increases the chances of discovering hidden imp lementation errors.

model design;online model-based testing;adap ter

TP311

520·60

A

1000-1832(2010)04-0066-10

2010-09-18

國(guó)家發(fā)改委基金資助項(xiàng)目(20083293).

康瑛石(1955—),男,副教授,主要從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)與教學(xué)研究.

(責(zé)任編輯:石紹慶)