軟件測(cè)試中測(cè)試模型的應(yīng)用

寧 鑫

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

寧鑫，男，碩士畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，測(cè)試工程師。主要研究方向包括列車運(yùn)行產(chǎn)品的軟件測(cè)試技術(shù)、接口測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試等方面，曾經(jīng)參與“BTM應(yīng)用于城軌ATC系統(tǒng)的適配與安全認(rèn)證”的軟件測(cè)試和軟件需求測(cè)試，“運(yùn)輸擴(kuò)能提效技術(shù)研究”項(xiàng)目軟件測(cè)試和軟件需求測(cè)試，“CTCS-300T車載設(shè)備的（CTCS-2功能）優(yōu)化技術(shù)研究”的軟件測(cè)試等項(xiàng)目。

在軟件生命周期中，軟件開發(fā)過程中已經(jīng)有了較成熟的開發(fā)模型（如瀑布模型、漸進(jìn)模型和快速開發(fā)（RAD）等）作為指導(dǎo)，但是這些開發(fā)模型都沒有關(guān)注或體現(xiàn)軟件測(cè)試活動(dòng)的價(jià)值。由于軟件測(cè)試在質(zhì)量安全軟件中的重要性，同樣需要相關(guān)的模型指導(dǎo)測(cè)試工作的進(jìn)行。

本文共分為4個(gè)部分，第一部分概述軟件測(cè)試的內(nèi)容；第二部分介紹軟件測(cè)試模型種類；第三部分通過對(duì)比各種測(cè)試模型的優(yōu)劣在不同的軟件測(cè)試需求中選擇不同的模型；第四部分得出結(jié)論，說明軟件工程中的軟件測(cè)試模型在軟件測(cè)試工作中應(yīng)用的重要性。

1 軟件測(cè)試的概述

在傳統(tǒng)的軟件工程中，軟件測(cè)試就是測(cè)試軟件代碼本身是否違反編碼規(guī)則，是否功能正確，但全面而完整的軟件測(cè)試不僅僅是測(cè)試軟件代碼本身，它還包括了軟件定義階段和設(shè)計(jì)階段的測(cè)試，如對(duì)軟件的需求分析、設(shè)計(jì)規(guī)格說明等進(jìn)行測(cè)試。

軟件測(cè)試的方法既可以分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試，也可以分為白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試和灰盒測(cè)試等，從不同的角度可進(jìn)行不同的劃分。關(guān)鍵是在實(shí)際的項(xiàng)目中，在進(jìn)行軟件測(cè)試時(shí)，無論采用哪一種或幾種測(cè)試方法，都一定要滿足軟件測(cè)試過程的完整性和充分性。

對(duì)一個(gè)軟件項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試（包括人工檢測(cè)和計(jì)算機(jī)輔助分析），然后做動(dòng)態(tài)測(cè)試（包括單元測(cè)試、集成測(cè)試），最后還需要進(jìn)行確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。在此需要說明的是對(duì)于安全軟件和非安全軟件，軟件測(cè)試過程中每種測(cè)試所執(zhí)行的內(nèi)容和要求是不一樣的。

2 軟件測(cè)試的模型

2.1 V模型

V模型主要反映測(cè)試活動(dòng)與分析和設(shè)計(jì)的關(guān)系，此模型將測(cè)試活動(dòng)分為幾種獨(dú)立的過程，分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的開發(fā)過程，如圖1所示。V模型的局限性在于，它把軟件測(cè)試作為在軟件代碼編程完成后才開始的一個(gè)階段，系統(tǒng)前期產(chǎn)生的錯(cuò)誤直到后期的驗(yàn)收測(cè)試才能發(fā)現(xiàn)。

2.2 W模型

在軟件各開發(fā)階段增加同步對(duì)應(yīng)測(cè)試過程，便形成W模型。如圖2所示，W模型的特點(diǎn)是“盡早地和不斷地進(jìn)行軟件測(cè)試”。W模型是對(duì)V模型的一個(gè)補(bǔ)充，雙“V”結(jié)構(gòu)模型，補(bǔ)充了軟件需求分析階段、設(shè)計(jì)階段、代碼實(shí)現(xiàn)階段等各個(gè)階段的測(cè)試工作。

2.3 H模型

H模型的軟件測(cè)試過程強(qiáng)調(diào)測(cè)試活動(dòng)完全是獨(dú)立的，與開發(fā)等其他流程可以并發(fā)地進(jìn)行，只要某個(gè)測(cè)試點(diǎn)準(zhǔn)備就緒時(shí)，就可以進(jìn)行一個(gè)階段的測(cè)試活動(dòng)，并且這樣的過程在整個(gè)軟件生命周期中隨時(shí)可以開始。如圖3所示。

2.4 X模型

X模型是將程序抽離成程序片段進(jìn)行測(cè)試，然后通過各種的交接活動(dòng)，最終集成為可執(zhí)行的程序，如圖4所示。

目前X模型還是一種未成熟的模型，沒有被文檔化，但是在X模型中提出探索性測(cè)試等理論也是值得學(xué)習(xí)和借鑒的。

3 軟件測(cè)試模型應(yīng)用比較

V模型的軟件測(cè)試包括需求測(cè)試、設(shè)計(jì)測(cè)試和源代碼測(cè)試，源代碼測(cè)試是為了確保程序的正確性，需求和設(shè)計(jì)測(cè)試是為了使整個(gè)系統(tǒng)滿足用戶的需求。

V模型存在的缺陷：軟件測(cè)試工作開始的很晚，必須要在編碼完成后才能開始，容易使人理解為軟件測(cè)試是軟件生命周期的最后一個(gè)階段。軟件測(cè)試就是測(cè)試代碼的正確性，這樣忽略了需求和設(shè)計(jì)階段的測(cè)試工作。而這些非編碼階段隱藏的錯(cuò)誤或者缺陷一直到后期的驗(yàn)收測(cè)試才有可能被發(fā)現(xiàn)，而這時(shí)在進(jìn)行修改已經(jīng)很難了，從而很可能導(dǎo)致一個(gè)項(xiàng)目的失敗。

V模型作為一種相對(duì)“簡單”的軟件測(cè)試模型，在一些非安全軟件或只需要進(jìn)行需求驗(yàn)證測(cè)試的軟件工程中是十分適用的。

W模型可以看作是雙“V”模型。W模型很明確的顯示了需求階段、設(shè)計(jì)階段也需要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試活動(dòng)，如Fagan法。W模型強(qiáng)調(diào)了測(cè)試人員需要對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段進(jìn)行參與，并對(duì)相應(yīng)的階段進(jìn)行完整而充分的測(cè)試，保證每個(gè)階段的錯(cuò)誤或者缺陷及時(shí)盡早的發(fā)現(xiàn)并改正，而不是遺留到編碼結(jié)束后才發(fā)現(xiàn)不可測(cè)或者設(shè)計(jì)階段包含致命的錯(cuò)誤。

若依據(jù)W模型進(jìn)行測(cè)試，一旦項(xiàng)目的需求分析開始，便要開始對(duì)需求進(jìn)行測(cè)試，包括編制測(cè)試方法，測(cè)試案例等，還要對(duì)需求進(jìn)行可測(cè)試性和不可測(cè)性劃分。當(dāng)設(shè)計(jì)文檔都編制完成后，就應(yīng)該開始對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，同樣必須制定測(cè)試方法，編寫測(cè)試案例，查找設(shè)計(jì)階段的缺陷。

和V模型一樣，W模型也不是完美的，由于模型都是一種理想化的抽象，而現(xiàn)實(shí)的軟件開發(fā)過程必然不可能一個(gè)階段和一個(gè)階段的區(qū)別很明顯，每個(gè)階段都有重復(fù)交叉的工作，我們不可能等待到一個(gè)階段百分百完成后，才開始下一個(gè)階段的工作，那樣工作效率會(huì)大大降低。

實(shí)際的軟件開發(fā)項(xiàng)目中，我們必須合理的規(guī)劃軟件開發(fā)與軟件測(cè)試工作，使得軟件需求分析、設(shè)計(jì)和編碼等活動(dòng)有機(jī)的疊加在一起，使得測(cè)試和開發(fā)工作真正做到即相互制約，又相互促進(jìn)。

對(duì)于安全軟件的測(cè)試來講，W模型能較好的發(fā)揮測(cè)試工作的充分性，滿足安全軟件測(cè)試的要求。

H模型對(duì)軟件測(cè)試活動(dòng)做了更高一級(jí)的抽象，軟件測(cè)試活動(dòng)是獨(dú)立的，不依賴于其他軟件開發(fā)工作，軟件測(cè)試工作既可以有序的先后進(jìn)行，也可以并行執(zhí)行。一個(gè)軟件測(cè)試活動(dòng)能不能開始執(zhí)行的唯一條件是軟件測(cè)試準(zhǔn)備是否就緒。在H模型中，軟件測(cè)試和軟件開發(fā)不在那么緊密的聯(lián)系在一起，一種測(cè)試活動(dòng)本身也可能反復(fù)、多次進(jìn)行的。

X模型將整個(gè)軟件工程的程序先“分解”，后“整合”。對(duì)程序片段進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試完成后逐步集成成交大規(guī)模的代碼程序，最終目標(biāo)是全部整合成一個(gè)可執(zhí)行的軟件。X模型提出的探索性測(cè)試并不是事先計(jì)劃的特殊類型的測(cè)試，使得測(cè)試不局限于測(cè)試方法本身，但也可能對(duì)測(cè)試造成人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)，對(duì)測(cè)試員的熟練程度要求比較高。X模型的局限性在于沒有體現(xiàn)對(duì)需求、設(shè)計(jì)等活動(dòng)的測(cè)試過程。

4 結(jié)論

在實(shí)際的軟件測(cè)試項(xiàng)目中，要根據(jù)軟件項(xiàng)目的安全等級(jí)，規(guī)模，和項(xiàng)目的時(shí)間安排等各種因素選擇合適的測(cè)試模型，我們不能為使用測(cè)試模型而使用模型，不然起不到應(yīng)由的測(cè)試模型的指導(dǎo)意義，反而可能使得一個(gè)項(xiàng)目失敗。

在這些模型中，V模型的更加“簡單”，使得它在一些快速開發(fā)、輔助工具開發(fā)或者小規(guī)模軟件測(cè)試中使用十分合適；W模型更加強(qiáng)調(diào)了測(cè)試工作的完成性和充分性，在一些軟件開發(fā)周期長，軟件安全等級(jí)要求高或者是復(fù)雜的軟件項(xiàng)目中使用，可以很好的保障項(xiàng)目質(zhì)量；H模型的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)軟件測(cè)試是獨(dú)立的；X模型更加靈活，也提出了探索性測(cè)試這種值得借鑒的測(cè)試方法，但是X模型沒有體現(xiàn)對(duì)需求和設(shè)計(jì)活動(dòng)等的測(cè)試過程，對(duì)安全軟件來說不具備測(cè)試完整性和充分性。

根據(jù)軟件測(cè)試項(xiàng)目的需求，可以靈活地選擇合適的軟件測(cè)試模型來提高軟件測(cè)試的效率、保障軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

[1] Patton,R. 軟件測(cè)試[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]蔡建平.嵌入式軟件測(cè)試實(shí)用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010．

[3]羅國慶.實(shí)用軟件測(cè)試方法與應(yīng)用[M] . 北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[4] Paul C Jorgensen. Software Testing：A Craftman’s Approach[M] . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[5]鄭人杰.計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.