基于Appium的Android應(yīng)用自動化測試框架的研究

古銳，肖璞

（三江學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210012）

0 引言

近些年，手機(jī)端的自動化測試工具和框架逐漸增加，但是它們也存在著一些問題。Appium是手機(jī)端的自動化測試的一個開源框架，它可以針對原生的應(yīng)用和Web應(yīng)用甚至是兩種混合的應(yīng)用進(jìn)行自動化測試[1]。

本課題的研究目的在于通過基于Appium的Android應(yīng)用自動化測試框架的研究，在針對同一款A(yù)ndroid應(yīng)用（可能會進(jìn)行版本迭代或更新）進(jìn)行測試時，能夠?qū)⒁恍┤藶榈氖止y試中效率較低且容易出錯[2]的基本操作，例如安裝啟動應(yīng)用、注冊登錄、進(jìn)行點擊查看、頁面滑動和文本輸入等，通過Appium自動化測試框架編寫自動化的測試用例腳本來執(zhí)行對這些機(jī)械重復(fù)的測試用例的測試，從而提高測試效率。

本論文從自動化測試技術(shù)、Appium工具簡介和Appium設(shè)計理念入手，自主搭建自動化測試所需要的Android環(huán)境和Appium環(huán)境并進(jìn)行了相應(yīng)的配置，通過Eclipse工具編寫符合所測試的Android手機(jī)App的測試用例。

1 自動化測試技術(shù)

自動化測試指的是針對軟件測試的一種自動實現(xiàn)，為了讓人力降低，時間得到保證，并減少一定成本，提高測試的效率，便有了自動化測試這個概念。

自動化測試和手工測試是相輔相成的，在實際生活中，只有在滿足必要的前提條件的情況下我們才能去執(zhí)行自動化測試。可以分以下幾種情況，首先這個項目的測試周期一定要足夠長，因為完成自動化測試的可行性分析，對測試框架進(jìn)行選擇、設(shè)計、編碼和調(diào)試測試腳本等都需要一定的時間和技術(shù)支持。另外，針對某個具體軟件或系統(tǒng)，它的需求也不能變動地太頻繁，因為需求變化大，測試用例和測試腳本都需要做出相應(yīng)的調(diào)整，這個時候項目的成本便會提高。還有值得一提的是，編寫的自動化測試腳本最好能夠?qū)崿F(xiàn)很好的復(fù)用，否則自動化測試便不能產(chǎn)生真正意義上的效益。

2 Appium簡介和設(shè)計理念

Appium是支持自動化測試的一個工具，也是支持自動化測試的一個開源框架。Appium支持對iOS平臺和Android平臺上的原生應(yīng)用、Web應(yīng)用和混合應(yīng)用的測試，iOS和Android應(yīng)用是通過Web Driver協(xié)議來驅(qū)動的[3]。另外，Appium支持跨平臺，測試人員可以通過它使用相同的API在不同的平臺上來編寫自動化測試代碼，這樣可以讓代碼反復(fù)使用。

Appium的核心其實是一個Web服務(wù)器，它負(fù)責(zé)接收發(fā)自客戶端的連接，監(jiān)聽這些命令并通過不同框架轉(zhuǎn)變成可以交互的代碼再在測試手機(jī)上執(zhí)行它，然后返回至Appium服務(wù)器運行的結(jié)果，最后再返還HTTP響應(yīng)給客戶端。在這種情形下，實際上我們就可以直接使用帶HTTP客戶端的API的任何語言來寫我們自己的測試代碼。我們可以將服務(wù)器端放置在與測試機(jī)不同的機(jī)器上，只編寫測試代碼，然后使用遠(yuǎn)程云服務(wù)來接收和解釋命令。

Appium Server是通過Node.js寫的，我們可以用源碼編譯的方式或者直接通過NPM（$npm install-g appium$appium）命令安裝[3]。Appium還提供了很多基于 WebDriver協(xié)議擴(kuò)展的 C#、PHP、Python、Ruby、JavaScript和Java語言的客戶端庫[3]。這里的WebDriver可以說是用來進(jìn)行自動化測試的一個東西，它提供了一些比如對應(yīng)用中的界面元素進(jìn)行定位和模擬用戶行為等的API，使用Json經(jīng)由HTTP與服務(wù)器進(jìn)行底層的交互。當(dāng)使用Appium時，測試人員可以使用它們來代替常規(guī)的的WebDriver庫。這里我們還需要對Bootstrap.jar有一個了解，首先它是一個UiAutomator測試腳本，由Appium提供，在Android測試機(jī)上運行。它能夠在測試機(jī)上打開一個名為Socket的服務(wù)器，負(fù)責(zé)將Appium從電腦端傳過來的指令發(fā)送到手機(jī)端上，然后通過UiAutomator來執(zhí)行命令和操作。

Appium的工作原理圖和Appium架構(gòu)圖如圖1和圖2所示。

圖1 Appium原理圖

圖2 Appium架構(gòu)圖

Appium的設(shè)計理念可以說是依據(jù)下面幾個方面進(jìn)行描述的，首先，由于在所有的平臺上Appium都是使用標(biāo)準(zhǔn)的自動化API的特性，測試人員不需要為了自動化測試而去重新編譯應(yīng)用（App）或者對測試App進(jìn)行修改[3]。Appium使用了client-server的設(shè)計模式，而且它的客戶端可以是用不同語言編寫的，也就是說，測試人員可以使用自己常用的開發(fā)工具、開發(fā)語言和測試框架去編寫自動化測試腳本代碼，而不會被限制在某種特定語言或者特定的框架上[3]。而且對于測試人員來說，不再需要為了自動化測試而特地去再重寫一套API，因為Webdriver協(xié)議里的API已經(jīng)相當(dāng)完善，只需要借鑒并且修改完善一下就可以使用了。最后，對于移動端的自動化測試來說，它應(yīng)該是開源的。

3 環(huán)境搭建

本次測試的環(huán)境搭建主要分為兩個部分：一是Android環(huán)境，主要用來給模擬器連接和真機(jī)連接提供支持，二是Appium環(huán)境，用來提供測試所需要的工具和環(huán)境。

3.1 Android環(huán)境

首先我們需要配置Java開發(fā)的環(huán)境變量，這里我們選擇安裝jdk1.8（win10 64位），可以從官網(wǎng)下載壓縮包，解壓按照步驟運行。安裝在指定位置好了之后，我們需要進(jìn)行簡單的環(huán)境配置，如下所示：

1、新建變量名：JAVA_HOME

變量值：C∶Program Files（x86）Javajdk1.8.0_31

2、新建變量名：classpath

變量值：

.;%JAVA_HOME%libdt.jar;%JAVA_HOME%lib ools.jar;

3、編輯變量：PATH

變量值：.;%JAVA_HOME%in;

4、檢查是否配置成功

cmd命令符輸入：java–version。

接下來，我們需要一個能連接電腦的Android手機(jī)或者是Android模擬器來執(zhí)行Android移動端應(yīng)用的自動化測試。這時我們需要安裝Android SDK并配置環(huán)境變量。

從官網(wǎng)下載解壓好之后就可以設(shè)置Android環(huán)境變量，配置方法與上述java環(huán)境變量類似（以本機(jī)為例）：

1、新建變量名：ANDROID_HOME

變 量 值 ：F∶AppiumDesignandroid-sdk_r23.0.2-windowsandroid-sdk-windows

2、編輯變量名：PATH

變量值：

;%ANDROID_HOME%platform-tools;%ANDROID_HOME% ools;

3、找到本機(jī)SDK應(yīng)用程序并啟動它，這里我們還需要安裝一些不同Android版本的模擬器。

3.2 Appium環(huán)境

在Appium的官網(wǎng)下載與自身操作系統(tǒng)（Win10）對應(yīng)的Appium版本：

將AppiumForWindows_1.4.16.1.zip解壓，然后通過內(nèi)部默認(rèn)安裝程序進(jìn)行安裝。cmd命令輸入“appiumdoctor”，如果Appium所需要的各項環(huán)境都已準(zhǔn)備完成，將出現(xiàn)如圖3所示的提示。

圖3 環(huán)境部署成功圖

3.3 測試設(shè)備信息

下面列舉出本次自動化測試工作中涉及到的測試設(shè)備信息，如表1所示。

表1 測試設(shè)備信息表

4 連接測試

本文基于Appium的Android應(yīng)用自動化測試框架的研究，在此針對Android真機(jī)作了連接測試。

真機(jī)連接測試和模擬器連接測試類似，這里我們首先需要打開Android測試機(jī)的USB調(diào)試模式，通過一個數(shù)據(jù)線連接至測試電腦，接著在cmd命令中輸入adb devices查看是否連接成功，在這里需要記錄連接的設(shè)備編號（ef5862e9），如圖4所示。

圖4 真機(jī)連接成功

接下來我們需要在該Android測試機(jī)上安裝需要測試的一款A(yù)pp（新華社客戶端），這里可以通過代碼實現(xiàn)，另外我們需要獲取一些相關(guān)的配置信息（被測App的package和activity名稱）。在此我們要用到之前安裝的SDK內(nèi)置的一個叫做aapt的工具，它位于SDK的工具目錄文件夾下，我們通過cmd命令輸入：

aapt dump badging

F∶AppiumDesignappium-workspaceappiumtestAppium_demoappsxhs.apk

（以xhs.apk為例，這里填寫待測apk的存放路徑），等待運行結(jié)束查看：

package∶name='net.xinhuamm.mainclient'

launchable-activity∶name='net.xinhuamm.mainclient.activity.sysconfig.FirstActivity'

這里就是我們需要記錄的package和activity信息，在接下來的代碼中需要填寫，結(jié)果如圖5和圖6所示。

圖5 package運行結(jié)果查看圖

這里我們需要初始化一個Appiumdriver，并在she-zhi（）中進(jìn)行一系列的配置，包括需要安裝的測試apk的路徑、包名以及Android的設(shè)備信息等。在tuichu（）中我們需要退出driver，如果不退出的話，在下次進(jìn)行測試時，連接服務(wù)器就會受到影響也就是產(chǎn)生錯誤信息。

這里使用@Before和@After兩個方法，它們是Junit4的注解。@Before是一個初始化方法，在每一個測試方法執(zhí)行之前運行一次，而@After則是釋放資源，在每一個測試方法執(zhí)行之后都要運行一次。

真機(jī)連接測試的核心代碼如下：

File pathlujing=new File（System.getProperty（"user.dir"））;

File applujing=new File（pathlujing,"/apps"）;//設(shè)置存放路徑

File app=new File（applujing,"xhs.apk"）;//待測 apk

DesiredCapabilities sz=new DesiredCapabilities（）;

sz.setCapability（"deviceName","ef5862e9"）;//測試機(jī)設(shè)備名

sz.setCapability（"platformVersion","4.3"）;//Android4.3 版本

sz.setCapability（"app",app.getAbsolutePath（））;//獲取路徑

//填寫之前獲取的包名和activity名稱

sz.setCapability（"appPackage","net.xinhuamm.mainclient"）;

sz.setCapability（"appActivity","net.xinhuamm.mainclient.activi

ty.sysconfig.FirstActivity"）;//activity名稱

driver=new AndroidDriver<>（new URL（"http∶//127.0.0.1∶4723/wd/hub"）,sz）;//默認(rèn)端口 4723

System.out.println（"App 已經(jīng)安裝！"）;//輸出 app 成功安裝的提示信息

執(zhí)行成功后在測試機(jī)上會發(fā)現(xiàn)自動安裝了三個東西分別是 xhs.apk、AppiumSetting以及 Unlock。（每次運行都會自動安裝Unlock以及AppiumSetting）

實際效果如圖7所示。

圖7 連接真機(jī)

5 測試用例設(shè)計

針對本次Android應(yīng)用App自動化測試，進(jìn)行了如表2所示的測試用例的設(shè)計。

表2 自動化測試用例設(shè)計

在測試用例實現(xiàn)的前期，我們還需要進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作，確保我們可以對測試機(jī)上的待測應(yīng)用進(jìn)行簡單的點擊操作。

下面通過連接測試機(jī)，自動安裝待測的xhs.apk，針對xhs.apk內(nèi)部頁面進(jìn)行部分控件的點擊（click）操作。首先需要通過Android平臺的UIAutomator[4]，也就是android-sdk的一個工具uiautomatorviewer.bat，用它來對測試app的元素（button、text Field等）進(jìn)行抓取，比如通過id、class和text等來確定具體的元素（測試機(jī)需要聯(lián)網(wǎng)，否則無法加載頁面內(nèi)容）。

本次測試主要用了獲取name或者id的方式定位到具體的元素，這里以頁面的“學(xué)習(xí)”元素為例，在窗口左邊頁面點擊“學(xué)習(xí)”，右側(cè)會顯示該元素的具體信息，如圖8所示。

6 測試用例實現(xiàn)

本次自動化測試的核心模塊為：注冊登錄、頁面滑動、中英文輸入搜索、屏幕錄制和并行測試。

（1）這里給出左滑的測試代碼，需要調(diào)用下面的方法：

swipeToLeft（driver,1000,2）;

核心實現(xiàn)代碼如下：

public static void swipeToLeft

（AppiumDriverdriver,int during,int nm）

{

int w=driver.manage（）.window（）.getSize（）.width;

int h=driver.manage（）.window（）.getSize（）.height;

for（int i=0;i

{

driver.swipe（w*6/7,h/2,w/7,h/2,during）;

try{Thread.sleep（2000）;}

catch（InterruptedException e）

{e.printStackTrace（）;}

}

}

（2）在中英文搜索模塊，需要設(shè)置一些參數(shù)：

//支持中文輸入

sz.setCapability（"unicodeboard","true"）;

//重置為默認(rèn)輸入法

sz.setCapability（"resetKeyboard","true"）;

由于輸入測試有時需要輸入中英文等字符，不同Android手機(jī)可能自帶輸入法或者安裝了不同的輸入法，這里我們統(tǒng)一安裝并調(diào)用默認(rèn)的輸入法（Appium unicodeKeyboard）去執(zhí)行操作，具體方法為：

excuteAdbShell（"adb shell ime set io.appium.android.ime/.UnicodeIME"）;

（3）屏幕錄制和指定位置截圖，我們使用jilu（）和jietu（）方法去實現(xiàn)：

public void jilu（）throws IOException

{

Runtime ss=Runtime.getRuntime（）;

ss.exec（"cmd.exe/C adb shell screenrecord/sdcard/test.mp4"）;//版本>4.4

}

public static void jietu（TakesScreenshot drivername,String fname）

{

String cPath=System.getProperty（"user.dir"）;//獲取路徑

File rcrFile=drivername.getScreenshotAs（OutputType.FILE）;

try

{

System.out.println（"截圖保存的路徑是∶"+current-Path+"/"+filename）;

FileUtils.copyFile（rcrFile,new File（cPath+"\"+fname））;

}catch（IOException e）

{

System.out.println（"不能保存截圖"）;

e.printStackTrace（）;

}finally

{

System.out.println（"截圖已經(jīng)完成,它位于 "+cPath+"folder"）;

}

}

（4）并行測試[5]是指針對兩個不同型號不同版本的Android手機(jī)進(jìn)行自動化測試，這里我們選取Android版本為4.3的vivo手機(jī)和Android版本為6.0的華為手機(jī)作為測試機(jī)，這里我們需要打開兩個Appium窗口并設(shè)置不同的連接端口為4723（默認(rèn)）和4722。

7 環(huán)境搭建問題與解決方法

（1）在一切相關(guān)環(huán)境變量都配置好了之后，打開cmd窗口，輸入appium-doctor，可能會報錯，如圖9所示。

圖9 檢查配置失敗圖

遇到這種情況的解決辦法是將Appium安裝目錄中的.bin添加到環(huán)境變量Path中，以本機(jī)為例就是在Path變量中新增如下信息：

F∶AppiumDesignAppiumAppium ode_modules.bin

再次輸入appium-doctor，就會發(fā)現(xiàn)運行成功，顯示所有環(huán)境已經(jīng)配置完畢。

（2）上面我們提到在每次啟動Appium跑測試用例時都會自動默認(rèn)安裝Unlock以及AppiumSetting，這里有個辦法可以解決這個問題：找到Appium的安裝目錄，用記事本打開android.js文件，注釋掉自動安裝unlock和setting兩個app的代碼：

F∶AppiumDesignAppiumAppium ode_modulesappi -umlibdevicesandroid

如圖10所示。

圖10 修改配置文件圖

注釋其中的幾行：

this.pushSettingsApp.bind（this）,

this.pushUnlock.bind（this）,

this.unlock.bind（this）,

（3）在我們自動化測試的時候，一定要在用例中的相應(yīng)位置添加一些等待界面元素加載或響應(yīng)的等待時間，如果運行報錯，一般情況是找不到元素或者未設(shè)置等待時間，此時可以使用下面的方法避免這個問題：

try{Thread.sleep（3000）;}//設(shè)置一定的秒數(shù)等待

catch（InterruptedException a）

{a.printStackTrace（）;}

（4）常見的報錯問題∶Failed to start an Appium session.Error∶Requested a new session but one was in progress.

解決辦法：關(guān)掉正在運次的Appium服務(wù)，在Appium界面的General Settings中勾選Override Existing Session，然后重啟Appium。

8 結(jié)語

本文主要研究了Appium自動化測試框架，同時結(jié)合Android手機(jī)應(yīng)用，針對App進(jìn)行自動化的一個測試。Appium提供的平臺等特性能夠?qū)⒆詣踊瘻y試Android手機(jī)的功能很好的實現(xiàn)，在配置好環(huán)境等一切相關(guān)信息之后，通過執(zhí)行用例（可使用不同語言）就能快速地執(zhí)行對測試機(jī)的操作，這無疑讓本次測試工作的效率也得到了一定的提升。

最后，雖然本次自動化測試工作的研究還算有一定的進(jìn)展，但是也遇到和存在著很多的問題，例如運行報錯，功能能夠成功實現(xiàn)或者失敗的驗證邏輯也可以做一個更深的探討與完善等。