瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試方法研究

高培，何棟煒

（1．福建對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系，福建福州350016；2．福建工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州350118）

瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試方法研究

高培1，何棟煒2

（1．福建對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)系，福建福州350016；2．福建工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州350118）

瀏覽器是Web應(yīng)用程序的客戶端軟件，針對瀏覽器兼容性測試的手工效率低，工作量大的問題，提出了一種并行的自動(dòng)化測試方法，并將圖像匹配技術(shù)結(jié)合到該自動(dòng)化測試系統(tǒng)中，解決了腳本編寫過程中界面檢查點(diǎn)無法設(shè)置的問題。對該方法中的自動(dòng)化測試框架組成結(jié)構(gòu)和測試腳本編寫進(jìn)行了研究，并對如何生成測試結(jié)果及輸出的測試報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行了說明。為驗(yàn)證方法的有效性針對三款不同的瀏覽器在Web程序上進(jìn)行了自動(dòng)和手動(dòng)測試時(shí)間對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用所提出的方法可以使測試速度提升大約3倍。

瀏覽器；兼容性；自動(dòng)測試

當(dāng)前的基于Web開發(fā)的系統(tǒng)，大多數(shù)都是基于B／S架構(gòu)的。瀏覽器是Web服務(wù)的客戶端軟件，即使用者訪問的服務(wù)器的內(nèi)容在客戶端是通過瀏覽器顯示出來的。網(wǎng)頁瀏覽器對于單獨(dú)的一臺電腦而言，也相當(dāng)于操作系統(tǒng)之上的一個(gè)應(yīng)用軟件，它的作用就是對于網(wǎng)頁中的文件進(jìn)行顯示，這些文件的內(nèi)容一般是由HTML代碼來組成的。在個(gè)人電腦上常用的網(wǎng)頁瀏覽器，現(xiàn)在是越來越多樣了，常用的瀏覽器有IE、Firefox、Google Chrome、360安全瀏覽器、搜狗瀏覽器等［1］。但是人們在使用一些瀏覽器訪問Web服務(wù)器時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些瀏覽器對Web頁面并不能很好地兼容，比如可能出現(xiàn)布局不合理、內(nèi)容不完全顯示、一些功能無法使用等［2］。要解決這些問題，首先需要對Web應(yīng)用程序的瀏覽器兼容性進(jìn)行測試，對這些瀏覽器不能正常使用的功能進(jìn)行分析，以便有針對性地改進(jìn)［3］。使用自動(dòng)化測試工具進(jìn)行瀏覽器兼容性測試能夠減少測試過程中的重復(fù)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)測試自動(dòng)化，提高測試質(zhì)量。本文在對瀏覽器兼容性測試技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試方法，并具體說明了該自動(dòng)化測試方法的功能架構(gòu)及工作流程。

1 瀏覽器兼容性測試技術(shù)分析

瀏覽器是指可以顯示網(wǎng)頁服務(wù)器或者文件系統(tǒng)的HTML文件內(nèi)容，并讓用戶與這些文件交互的一種軟件。瀏覽器的核心部分是“rendering engine”，可大概譯為“渲染引擎”，一般習(xí)慣稱為“瀏覽器內(nèi)核”，負(fù)責(zé)對網(wǎng)頁語法的解釋（如HTML、CSS、JavaScript等）并渲染（顯示）網(wǎng)頁。不同的瀏覽器內(nèi)核對網(wǎng)頁編寫語法的解釋不同，因此同一網(wǎng)頁在不同內(nèi)核的瀏覽器里的渲染（顯示）效果也可能不同。簡單來說，一些瀏覽器對網(wǎng)頁產(chǎn)生不兼容的主要原因包括下列幾項(xiàng)：1）對網(wǎng)頁設(shè)計(jì)語言解釋不一致。不同瀏覽器對網(wǎng)頁語言（如HTML、CSS、JavaScript等）解釋不一致，導(dǎo)致呈現(xiàn)出來的界面顯示不一致，比如有些樣式在IE下都能顯示正常，但在其他的瀏覽器可能無法顯示或顯示不全。2）開發(fā)人員沒有考慮到瀏覽器之間的差異性。盡管瀏覽器的客戶端技術(shù)不斷發(fā)展，但每個(gè)瀏覽器都有自己特殊的屬性，因此開發(fā)人員要寫出支持不同瀏覽器的代碼，這需要開發(fā)人員有足夠的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚺袛嗄男┑胤綍霈F(xiàn)問題，并采取針對性的措施去解決。3）頁面語法不正確。大部分瀏覽器對HTML標(biāo)簽丟失的處理比較溫和，但有些瀏覽器對標(biāo)簽丟失的處理方式會有所不同，畢竟業(yè)界也沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求如何處理。比如一個(gè)table標(biāo)簽的丟失在舊的Netscape Navigator上顯示為空白而在IE瀏覽器上顯示卻是正確的。

對于瀏覽器兼容性問題及產(chǎn)生的原因有許多研究［4］，并且網(wǎng)絡(luò)上也存在一些瀏覽器兼容性測試工具，比如IETester、SuperPreview等，但這些工具只是針對靜態(tài)網(wǎng)頁或電子商務(wù)網(wǎng)站之類的，對于需要交互的動(dòng)態(tài)的Web網(wǎng)頁，則是束手無策。對于使用不同瀏覽器的Web應(yīng)用程序的兼容性測試當(dāng)前主要還是以手動(dòng)測試為主［4-5］，手動(dòng)測試通過測試人員執(zhí)行測試用例，再將測試結(jié)果和預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比并且記錄。隨著需要支持的瀏覽器產(chǎn)品類型越來越多，測試部門的工作量越來越大，且人工測試的效率比較低，很多時(shí)候都無法滿足測試的需求，但自動(dòng)化測試能夠有效地解決這些問題。

自動(dòng)化測試是借助于測試工具、測試規(guī)范，模擬人工操作，從而局部或全部代替人工進(jìn)行測試及提高測試效率的過程。自動(dòng)化測試有很強(qiáng)的優(yōu)勢，它借助計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，可以重復(fù)地、不知疲倦地運(yùn)行，對于數(shù)據(jù)，能進(jìn)行精確的、大批量的比較，而且不會出錯(cuò)［6］。以下對比傳統(tǒng)的手工測試和自動(dòng)化測試在進(jìn)行瀏覽器兼容性測試時(shí)的測試工作量。

1．1 傳統(tǒng)的手工測試

測試內(nèi)容：測試一款軟件在IE 6．0、IE 7．0、IE 8．0上的兼容性，需要執(zhí)行用例N條。

測試步驟：

（1）測試執(zhí)行人員在IE 6．0上手工執(zhí)行該軟件需要執(zhí)行的所有N條用例；

（2）根據(jù)N條用例對應(yīng)的預(yù)期結(jié)果檢查軟件功能是否正確，界面布局、控件大小、背景顏色是否顯示正常；

（3）在IE 7．0和IE 8．0上分別重復(fù)上述步驟1、2。

1．2 自動(dòng)化測試

測試內(nèi)容：測試一款軟件在IE 6．0、IE 7．0、IE 8．0上的兼容性，需要執(zhí)行用例N條。

測試步驟：

（1）測試人員在IE 6．0上對每條用例錄制執(zhí)行的步驟，創(chuàng)建測試腳本，如點(diǎn)擊菜單、輸入數(shù)據(jù)等；

（2）根據(jù)每條用例對應(yīng)的預(yù)期結(jié)果設(shè)置檢查點(diǎn)，如判斷某個(gè)功能是否生效，提示信息是否正確；

（3）將編寫好的腳本在IE 7．0和IE 8．0上分別進(jìn)行回放，并對比實(shí)際結(jié)果，如果和實(shí)際結(jié)果一樣，則通過，不一樣，則失敗。

通過比較可以看出，手工測試的工作量是巨大的，同一條用例需要在支持的所有瀏覽器上手工執(zhí)行一遍，即3×N。而自動(dòng)化測試只需要一次編寫好測試腳本，即可在多款瀏覽器上進(jìn)行回放操作，特別適用于需要測試的瀏覽器種類很多的軟件。但它也有一定的局限性，主要問題在于：（1）錄制腳本時(shí)需要根據(jù)預(yù)期結(jié)果設(shè)置檢查點(diǎn)，存在額外的工作量。（2）對于瀏覽器經(jīng)常出現(xiàn)的界面問題，如界面布局、樣式、背景顏色等顯示問題，則無法通過自動(dòng)化進(jìn)行測試，還是需要人眼去查看。

對于設(shè)置檢查點(diǎn)和檢查界面問題，本文采用的是圖像匹配的方法，圖像匹配是通過對影像內(nèi)容、特征、結(jié)構(gòu)、關(guān)系、紋理及灰度等的對應(yīng)關(guān)系，相似性和一致性的分析，尋求相似影像目標(biāo)的方法［7］。通過圖像匹配可以省去很多需要設(shè)置的測試檢查點(diǎn)，并且只需要將匹配圖和參考圖進(jìn)行對比，便能很快地找出頁面中存在的問題。

2 瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試方法

針對現(xiàn)有的Web應(yīng)用程序的瀏覽器兼容性手動(dòng)測試效率低及自動(dòng)化測試中無法設(shè)置檢查點(diǎn)等問題，提出了一種新的測試方法，并針對該方法設(shè)計(jì)了一種針對Web應(yīng)用程序的瀏覽器兼容性測試的自動(dòng)化測試工具［8］。為滿足用戶對瀏覽器兼容性測試的自動(dòng)化工具的測試需求，要求該功能能夠滿足以下幾個(gè)特點(diǎn)［9］：（1）支持輸入測試腳本命令，編寫和執(zhí)行測試腳本，在腳本執(zhí)行過程中可以調(diào)用方法庫中的函數(shù)進(jìn)行操作；（2）能夠模擬人工對瀏覽器的操作，根據(jù)設(shè)置的檢查點(diǎn)比對操作結(jié)果是否正確，同時(shí)對于不易設(shè)置檢查點(diǎn)的界面可以采取截圖的方式進(jìn)行檢查；（3）自動(dòng)生成測試報(bào)告；（4）從軟件使用的效果來看，在很大程度上代替了瀏覽器兼容性測試中大量的重復(fù)人工勞動(dòng)，節(jié)省了大量的測試時(shí)間和人員；（5）從測試結(jié)果來看，能夠精確直觀地向測試人員展示測試結(jié)果，從而能夠避免不必要的人工疏忽。

2．1 整體功能架構(gòu)

本方法通過各系統(tǒng)組件及相互協(xié)作，來達(dá)到自動(dòng)化進(jìn)行瀏覽器兼容性的測試目的，自動(dòng)化測試框架如圖1所示，主要包含以下幾種組件［10］：

控制中心：整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，控制整個(gè)自動(dòng)化的運(yùn)行過程；

腳本運(yùn)行器：測試PC，安裝一款需要測試的瀏覽器，通過接收控制中心的命令啟動(dòng)瀏覽器并執(zhí)行腳本；

圖像比較器：用來比較參考圖（腳本運(yùn)行器1運(yùn)行腳本過程中的截圖）和匹配圖（腳本運(yùn)行器2運(yùn)行腳本過程中的截圖）是否一致，由程序?qū)崿F(xiàn)；

方法庫：存放控制中心運(yùn)行過程中需要調(diào)用的函數(shù)和方法，由程序?qū)崿F(xiàn)；

圖1 瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試框架Fig．1 Automatic testing framework of browser com patability

測試腳本：存放需要運(yùn)行的測試腳本；

測試數(shù)據(jù)：存放腳本執(zhí)行過程中需要測試的數(shù)據(jù)；

測試報(bào)告：輸出腳本執(zhí)行的每個(gè)步驟是否成功的報(bào)告；

圖像比較報(bào)告：輸出圖像是否匹配的報(bào)告。

該自動(dòng)化測試框架的工作流程如下：

第一步：編寫測試腳本。根據(jù)之前寫好的測試用例編寫測試腳本，每條測試用例對應(yīng)一個(gè)測試腳本。

第二步：準(zhǔn)備測試環(huán)境。準(zhǔn)備好瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試的軟件和硬件。硬件包括PC設(shè)備、軟件則包括控制中心和方法庫的程序，測試腳本及測試數(shù)據(jù)。

第三步：執(zhí)行測試腳本。由控制中心逐個(gè)腳本開始執(zhí)行，控制中心對兩臺裝有IE和Firefox的瀏覽器的PC發(fā)出腳本執(zhí)行的命令，每執(zhí)行完一條腳本后兩臺PC都會分別輸出一個(gè)測試結(jié)果成功或者失敗。如果腳本中的檢查點(diǎn)需要查看界面的，則需要截圖，將兩臺瀏覽器分別截取的界面進(jìn)行比較，一般IE瀏覽器截取的界面為參考圖，而另外的一款瀏覽器截取的界面為參考圖，圖片比較完成會生成圖像比較報(bào)告。

第四步：輸出測試報(bào)告。所有測試腳本執(zhí)行完成后，會根據(jù)腳本執(zhí)行情況自動(dòng)輸出測試報(bào)告。

2．2 編寫測試腳本

每種自動(dòng)化測試工具都有自己的測試腳本，通過編寫測試腳本，可以減少測試人員的工作量，提高測試效率。該Web應(yīng)用程序的瀏覽器兼容性自動(dòng)化測試工具的測試腳本可以看作一系列命令或者是執(zhí)行步驟的集合，這些命令的集合可以組成一個(gè)測試用例執(zhí)行的全過程，并且它可以解析的腳本是Excel文件編寫的，便于初學(xué)者盡快掌握測試腳本的編寫方法。在編寫測試腳本之前，需要測試人員根據(jù)應(yīng)用軟件需求規(guī)格說明書，編寫測試用例，然后根據(jù)測試用例編寫測試腳本和設(shè)計(jì)測試數(shù)據(jù)。除了需要考慮到測試用例在執(zhí)行前的測試環(huán)境以及一些必需的操作外，還需要為每條測試用例設(shè)置一個(gè)測試腳本的名稱，并將每個(gè)測試腳本分為若干個(gè)操作步驟，每個(gè)操作步驟又包含以下幾個(gè)組成部分：

1）界面及操作說明：是Web頁面中對Web元素的操作說明。

2）GUI：指對Web元素操作的控件類型，常見的控件類型如：button、checkbox、text_field等。

3）屬性名：通過IE Developer Toobar工具查找所要操作的控件的屬性名，可以用ID、name、text等表示，一般用ID表示，因?yàn)镮D都是唯一的。

4）屬性值：通過IE Developer Toobar工具查找所要操作的控件的屬性名對應(yīng)的屬性值。

5）操作：對該控件進(jìn)行怎樣的操作，如單擊、選擇、輸入等，也可以自定義操作類型，自定義的操作需要加入到方法庫中。

6）值：輸入的測試數(shù)據(jù)，一般為要輸入到軟件中的數(shù)據(jù)或者需要驗(yàn)證包含的數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)可以為空，可以有一個(gè)或者多個(gè)。

2．3 測試環(huán)境準(zhǔn)備

在測試腳本執(zhí)行之前，需要做一些準(zhǔn)備工作，首先需要搭建測試環(huán)境，可以根據(jù)需要測試的瀏覽器數(shù)來決定PC的使用數(shù)。圖1中使用的PC有2臺，腳本運(yùn)行器1上安裝的瀏覽器為測試人員編寫腳步時(shí)參考的瀏覽器，這樣可以保證該瀏覽器對應(yīng)的界面都顯示為正確；腳本運(yùn)行器2上安裝一款需要測試的Firefox瀏覽器，也可以是其他的瀏覽器；其中控制中心的程序以及使用到的方法庫、測試腳本和測試數(shù)據(jù)可以放在IE瀏覽器所在的PC上，也可以單獨(dú)用一臺性能較好的服務(wù)器運(yùn)行。將所有硬件設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建好后，需要修改控制中心程序運(yùn)行的參數(shù)，設(shè)置控制中心的公共參數(shù)如表1所示：

表1 控制中心公共參數(shù)設(shè)置Tab．1 Public parameters setting of control center

2．4 執(zhí)行測試腳本

腳本編寫和環(huán)境準(zhǔn)備好后，就可以啟動(dòng)控制中心程序，開始執(zhí)行腳本。具體控制中心軟件工作的流程如圖2所示。

每執(zhí)行完一個(gè)腳本后，會輸出一個(gè)測試結(jié)果，同時(shí)會判斷是否有截圖輸出，如果有截圖輸出則將其他瀏覽器下的界面截圖和IE瀏覽器下的界面截圖輸出到圖像比較器進(jìn)行對比，當(dāng)然我們需要保證截取的圖片大小一致，對比后輸出圖像比較結(jié)果。當(dāng)兩幅圖片不匹配時(shí)則由人工確認(rèn)是否是Web頁面布局不合理、控件缺失、白頁等界面問題引起的，還是自動(dòng)化程序或者腳本本身的問題。一個(gè)腳本執(zhí)行完并且圖片比較完成后，控制中心會自動(dòng)運(yùn)行下一個(gè)腳本，保證所有需要執(zhí)行的腳本完成執(zhí)行操作并輸出測試報(bào)告。

2．5 輸出測試報(bào)告

每個(gè)測試腳本執(zhí)行完成后，會輸出一個(gè)測試結(jié)果pass或fail，等所有腳本執(zhí)行完后，會輸出一個(gè)測試執(zhí)行報(bào)告，測試執(zhí)行報(bào)告的內(nèi)容如表2所示。如果腳本執(zhí)行過程中有輸出測試瀏覽器的界面截圖，則會將輸出的界面截圖與參考瀏覽器的界面截圖進(jìn)行比較，每個(gè)界面截圖比較后會輸出一個(gè)測試結(jié)果yes或no，所有圖像比較完成后會輸出圖像比較報(bào)告，圖像比較報(bào)告的內(nèi)容如表3所示。

圖2 控制中心工作流程圖Fig．2 Work flowchart of control center

表2 測試執(zhí)行報(bào)告Tab．2 Test execution report

表3 圖像比較報(bào)告Tab．3 Image com parison report

根據(jù)輸出的測試報(bào)告，測試人員可以對執(zhí)行失敗的腳本進(jìn)行分析，確認(rèn)是否為Web程序的bug，或者是腳本和自動(dòng)化程序的錯(cuò)誤。如果為Web程序的Bug，則提交給開發(fā)人員解決，如果為腳本和自動(dòng)化程序的錯(cuò)誤，則由測試人員進(jìn)行修改。同樣根據(jù)圖像比較報(bào)告，測試人員也需要對其進(jìn)行分析，確認(rèn)是否為Web程序的界面Bug。

3 測試結(jié)果與分析

使用Ruby程序?qū)崿F(xiàn)了所提出的測試框架。為驗(yàn)證所提出方法的有效性，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：針對某公司的一款Web網(wǎng)管軟件，在相同測試環(huán)境下，對相同測試用例在三款不同瀏覽器上進(jìn)行自動(dòng)化測試，記錄每個(gè)功能模塊用例執(zhí)行時(shí)間，該執(zhí)行時(shí)間不包含自動(dòng)化執(zhí)行過程中必須的參數(shù)設(shè)置、執(zhí)行結(jié)果確認(rèn)時(shí)間。另外記錄測試人員手動(dòng)執(zhí)行每個(gè)功能模塊用例所需要的大致時(shí)間。圖3為實(shí)驗(yàn)中設(shè)備管理模塊的10條用例在IE 6．0瀏覽器上執(zhí)行輸出的測試報(bào)告，該測試報(bào)告包含瀏覽器型號、測試用例編號及對應(yīng)的測試結(jié)果，并記錄總共執(zhí)行的測試用例數(shù)、測試失敗執(zhí)行用例數(shù)及測試總共消耗時(shí)間。通過該圖可以看到用例6020804-TC1和60410-TC11執(zhí)行結(jié)果失敗。

圖3 設(shè)備管理模塊測試報(bào)告Fig．3 Test report of equipmentmanagementmodule

圖4為用例6020804-TC1腳本在自動(dòng)化測試執(zhí)行過程中的詳細(xì)記錄，其中包含每個(gè)步驟的執(zhí)行時(shí)間及執(zhí)行結(jié)果。通過該記錄可以查找到執(zhí)行失敗的命令，從圖4中可以看到第8個(gè)步驟執(zhí)行失敗（該用例腳本總共包含58個(gè)步驟），進(jìn)一步可以針對其分析失敗的原因。測試腳本執(zhí)行失敗的原因主要包括腳本命令錯(cuò)誤和Web程序缺陷。

最后對該網(wǎng)管軟件其他四個(gè)模塊分別進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)測試，對測試執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

從表4中可以看出自動(dòng)化測試相比人工測試在測試精度上沒有太大區(qū)別，但在執(zhí)行時(shí)間上卻大大縮短。使用所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化測試工具在三款不同瀏覽器上執(zhí)行總計(jì)35條用例平均花費(fèi)時(shí)間為2 h左右。而使用手工測試同樣的35條用例，則需要大約6 h?？梢娤啾扔趥鹘y(tǒng)人工測試，使用該工具可以使測試效率得到明顯的提升，大約為人工測試的3倍。

圖4 用例6020804-TC1執(zhí)行步驟記錄Fig．4 Implimentation step（record）of exam ple 6020804-TC1

4 結(jié)論

目前瀏覽器兼容性測試以手工測試為主，通過引入自動(dòng)化測試框架及重新設(shè)計(jì)測試環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多瀏覽器兼容性的并行自動(dòng)化測試，并結(jié)合圖像匹配技術(shù)，解決了測試腳本無法設(shè)置界面檢查點(diǎn)的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比手工測試，該方法能有效地提高測試效率，縮短測試時(shí)間，使測試人員從繁重的手工測試執(zhí)行工作中解放出來。

表4 測試結(jié)果記錄Tab．4 The record of test results

對于該方法還有探索和研究的空間，如可以增加腳本運(yùn)行器的數(shù)量，進(jìn)一步減少瀏覽器兼容性測試時(shí)間；通過改進(jìn)現(xiàn)有的圖像匹配技術(shù)，如引入文字識別的技術(shù)，可以對Web界面上的文字進(jìn)行校驗(yàn)，進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度。

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（責(zé)任編輯：肖錫湘）

Study on automatic browser com patibility testing method

Gao Pei1，He Dongwei2
（1．Information Technology Department，F(xiàn)ujian International Business and Economic College，F(xiàn)uzhou 350016，China；2．College of Information Science and Engineering，F(xiàn)ujian University of Technology，F(xiàn)uzhou 350118，China）

Browser is a client software of Web application．To tackle the low efficiency and huge workload in manual cross-browser testing，a parallel automatic testmethod was proposed in which imagematching technology was incorporated to solve the checkpoint setting problem within scripting．The components of automatic testing framework and thewriting of test scriptswere studied．In addition，the generation of the test results and the content of the test report were described．Finally a validation experiment of three different browserswas conducted to compare the time durations of automatic test and manual test．The results demonstrate that the proposed method can improve the testing speed by about three times．

browser；compatibility；automatic test

TP311．52；TP311．56

A

1672-4348（2015）03-0244-06

10．3969／j．issn．1672-4348．2015．03．008

2015-04-11

高培（1984-），女，湖北黃岡人，助教，碩士，研究方向：應(yīng)用軟件測試技術(shù)。