計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用研究

郭學(xué)君

北京賽迪軟件測(cè)評(píng)工程技術(shù)中心有限公司 北京 100004

引言

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展給當(dāng)代人們的生活帶來了極大的便利，各種各樣的軟件改變了人們的生活方式，人們利用軟件進(jìn)行購(gòu)物、買房、在線學(xué)習(xí)等活動(dòng)，而在計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)的過程中，軟件測(cè)試是一個(gè)不可省略的環(huán)節(jié)，通過軟件測(cè)試，可以有效發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件中的漏洞，并對(duì)軟件的適用性進(jìn)行評(píng)估，從而保證軟件的質(zhì)量。

1 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的目的及原則

1.1 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的目的

計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的主要目的就是為了查找軟件程序中的各種漏洞，這些bug能夠影響軟件的正常運(yùn)行，從而影響用戶的體驗(yàn)效果。要想將這些問題和錯(cuò)誤全面的檢測(cè)出來，就需綜合利用多種檢測(cè)手段來進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，并針對(duì)問題做出一些優(yōu)化，改善軟件性能和質(zhì)量[1]。當(dāng)然，軟件檢測(cè)技術(shù)還能對(duì)軟件的后續(xù)性能優(yōu)化提供了一定的借鑒價(jià)值，比如軟件的運(yùn)行速度、運(yùn)行穩(wěn)定性等，均可以通過軟件測(cè)試來進(jìn)行修正。此外，軟件測(cè)試還有一個(gè)重大的功能，就是可以檢測(cè)系統(tǒng)是否攜帶病毒，如果系統(tǒng)軟件受到病毒入侵，而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)的話，很可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。因此，測(cè)試人員要對(duì)軟件的安全性進(jìn)行測(cè)試，查看軟件對(duì)病毒的抵御能力，防止病毒攻擊，保證軟件的正常及安全運(yùn)行。

1.2 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的原則

1.2.1 實(shí)用原則。計(jì)算機(jī)軟件在研發(fā)之時(shí)，要先進(jìn)行市場(chǎng)需求調(diào)查和分析，保證軟件的性能和結(jié)構(gòu)符合市場(chǎng)需求，然而研發(fā)人員在編寫軟件時(shí)，會(huì)由于受到主觀因素的影響，導(dǎo)致最終成型的軟件存在一些需求誤差，因此，為了保證計(jì)算機(jī)軟件的實(shí)用性，必須對(duì)軟件的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行測(cè)試，也就是說，計(jì)算機(jī)軟件要保證在已有的測(cè)試方法中進(jìn)行適應(yīng)性分析，對(duì)軟件自身的特質(zhì)和性能與現(xiàn)有技術(shù)之間進(jìn)行兼容性考量，從而在軟件開發(fā)過程中，有針對(duì)性的降低各種影響測(cè)試過程的因素影響[2]。這從一定程度上，呈現(xiàn)出了軟件測(cè)試必須遵循實(shí)用性原則，即需要采取一些特定的策略來簡(jiǎn)化測(cè)試流程，以便測(cè)試人員在較短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試工作。

1.2.2 科學(xué)性原則。當(dāng)前，市面上的軟件測(cè)試方法多種多樣，在進(jìn)行軟件測(cè)試時(shí)，必須依據(jù)具體情況來選擇適宜的測(cè)試方法，以保證軟件測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。比較常用的軟件測(cè)試方法分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試，而這兩種方法均有不同的應(yīng)用條件，比如針對(duì)黑盒測(cè)試，主要適用于軟件的具體功能性問題；針對(duì)白盒測(cè)試，主要適用于軟件中存在的代碼邏輯結(jié)構(gòu)問題，便于迅速定位問題?？傊?，軟件測(cè)試要具有科學(xué)性，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在分析軟件功能以及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法。

2 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試方法

由上文可知，目前計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試方法主要是黑盒測(cè)試法和白盒測(cè)試法，兩種方法需要針對(duì)具體軟件特性來進(jìn)行分別選用。

2.1 黑盒測(cè)試法

黑盒測(cè)試法是一種較為有效的測(cè)試方法，由于其對(duì)軟件的功能進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試，因此也叫作功能性測(cè)試，主要測(cè)試目的就是看計(jì)算機(jī)軟件是否在使用過程中基本功能有漏洞。從其字面意思上來進(jìn)行理解，測(cè)試者可以將軟件看作一個(gè)黑盒，其內(nèi)部狀態(tài)無法得知，測(cè)試人員從用戶角度輸入輸出來進(jìn)行考慮，對(duì)軟件的內(nèi)部程序及其接口進(jìn)行測(cè)試[3]。從另外一個(gè)角度來看，如果軟件運(yùn)行的外部環(huán)境存在問題，此時(shí)不進(jìn)行黑盒測(cè)試，就沒有辦法直接反映出軟件存在的諸多漏洞。由于受到黑盒測(cè)試的特性所限制，黑盒測(cè)試無法對(duì)軟件功能進(jìn)行全面測(cè)試，只有針對(duì)明確且具體的問題時(shí)，進(jìn)行窮舉法進(jìn)行測(cè)試，才具有較為明顯的效果，因此，其具體測(cè)試項(xiàng)目主要包括檢測(cè)軟件在開發(fā)中存在的功能性錯(cuò)誤、軟件運(yùn)行界面存在的問題以及軟件初始化錯(cuò)誤等，相關(guān)測(cè)試人員應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)時(shí)候選用這種測(cè)試方法。

2.2 白盒測(cè)試法

白盒測(cè)試也叫作結(jié)構(gòu)性測(cè)試，主要測(cè)試計(jì)算機(jī)軟件程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，測(cè)評(píng)軟件程序的結(jié)構(gòu)是否與規(guī)定一致，程序通路是否與預(yù)期相符。稱其為白盒測(cè)試，正是因?yàn)槠跈z測(cè)方法與黑盒測(cè)試相對(duì)立[4]。如果說進(jìn)行黑盒測(cè)試時(shí)將軟件視為無法打開的黑盒，在進(jìn)行白盒測(cè)試時(shí)則將軟件視為被完全打開的盒子，然后考察軟件程序的邏輯路徑，從而對(duì)軟件程序能否達(dá)到預(yù)期狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，確保軟件程序的安全性。

2.3 靜態(tài)測(cè)試法

靜態(tài)測(cè)試法相比于黑盒測(cè)試、白盒測(cè)試來說，具有全面性的優(yōu)勢(shì)，其主要測(cè)試項(xiàng)目包括代碼走查、技術(shù)評(píng)審等方面，特別是對(duì)程序的接口、過程等進(jìn)行全面的測(cè)試來說，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。此外，針對(duì)程序結(jié)構(gòu)的查找、程序符號(hào)與設(shè)計(jì)說明書是否保持一致、不匹配參數(shù)的存在等方面也有測(cè)試優(yōu)勢(shì)，是一種比較常用的測(cè)試方法。

2.4 動(dòng)態(tài)測(cè)試法

動(dòng)態(tài)測(cè)試法是與靜態(tài)測(cè)試法相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試方法，主要通過軟件運(yùn)行，在動(dòng)態(tài)過程中對(duì)軟件運(yùn)行行為及結(jié)果進(jìn)行測(cè)試，以確定軟件是否與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合。在采用動(dòng)態(tài)測(cè)試法時(shí)，要使軟件完整運(yùn)行，從而對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行全面檢查，然后形成軟件測(cè)試的相關(guān)數(shù)據(jù)，推動(dòng)計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試工作的開展。

3 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試方法及原理雖然并不是很多，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得到了極大的進(jìn)步，這種情況催生出了較多的軟件測(cè)試技術(shù)，這些技術(shù)極大的促進(jìn)軟件測(cè)試行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，接下來本文對(duì)這些技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

3.1 單元測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

單元測(cè)試技術(shù)是一種比較基礎(chǔ)的測(cè)試技術(shù)，但是這種技術(shù)在獲取程序狀態(tài)、Mock技術(shù)等方面的應(yīng)用十分有效。

首先，針對(duì)獲取程序狀態(tài)，由于單元測(cè)試代碼和程序代碼鏈接到了一起，但是單元測(cè)試代碼從一定程度上來說，可以獲得程序內(nèi)部的所有代碼，當(dāng)然，在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景下，程序代碼的獲取方式并不那么直接。比如，對(duì)于C++語言，由于內(nèi)部語言進(jìn)行了各種形式的封裝，從語言層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序狀態(tài)的隱藏，從而導(dǎo)致測(cè)試代碼無法獲得所有的狀態(tài)。這在C++中，其內(nèi)部隱藏代碼就如同一個(gè)私密成員，測(cè)試代碼無法直接獲取這些信息，當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)這種“私密成員”的可測(cè)試，可以將一些public的一些函數(shù)直接暴露出來，構(gòu)建一種friendclass訪問類，這樣就可以實(shí)現(xiàn)繞開private的限制，直接訪問類里面的所有成員[5]。總之，這種封裝性較為嚴(yán)密的語言難以有效進(jìn)行測(cè)試，但是可以通過一些技術(shù)手段來將一些private成員進(jìn)行外顯，當(dāng)然，要想實(shí)現(xiàn)可測(cè)試性，就必須對(duì)封裝進(jìn)行破壞，而這明顯不利于軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此技術(shù)人員要想對(duì)此進(jìn)行有效應(yīng)用，需要掌握好測(cè)試的度，盡量保證封裝性的同時(shí)采用單元測(cè)試技術(shù)。

其次，針對(duì)Mock技術(shù)，是單元測(cè)試的一種延伸，主要是對(duì)程序內(nèi)部的行為代碼進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)其行為進(jìn)行模擬。在ZBS中，Mock技術(shù)是一種極其常用的技術(shù)手段，其測(cè)試原理其實(shí)十分簡(jiǎn)單，就是利用Mock技術(shù)屏蔽上層代碼的感知，從而修改下層代碼的邏輯結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，針對(duì)下層代碼邏輯的變化主要是利用函數(shù)指針來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，此外，還可以用繼承和模板來進(jìn)行修改，比如繼承，要想實(shí)現(xiàn)Mock技術(shù)的功能，就需要將類分解成為基類和子類，將子類全部放在實(shí)現(xiàn)類別中，那么在具體的測(cè)試代碼構(gòu)建時(shí)，就可以直接繼承基類，達(dá)到實(shí)現(xiàn)Mock功能的目的。

3.2 系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)具有自身獨(dú)特的應(yīng)用范圍，主要針對(duì)的是軟件系統(tǒng)的功能、性能及易用性進(jìn)行測(cè)試，對(duì)這些功能、性能等進(jìn)行測(cè)試的主要目的就是為了迎合市場(chǎng)需求，最大程度的滿足用戶的一切需求。系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)要與黑盒測(cè)試結(jié)合使用，并將用戶的需求清單與軟件編程系統(tǒng)進(jìn)行一一對(duì)比，從中找出一些需求上的不足，進(jìn)而針對(duì)不足和漏洞采用具體的方法進(jìn)行優(yōu)化。在應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)時(shí)，也需要注意一些問題，比如軟件的安全與精度，測(cè)試人員要全程監(jiān)控好系統(tǒng)運(yùn)行的速度，避免運(yùn)行速度過快導(dǎo)致測(cè)試出現(xiàn)一些誤差。

3.3 集成測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用[6]

集成測(cè)試技術(shù)也是一種比較常見的計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)，其應(yīng)用極其廣泛，目前，集成測(cè)試技術(shù)主要分為兩種，一是漸增測(cè)試，這種測(cè)試主要是將待測(cè)模塊與已測(cè)模塊相連接，連接之后等待一段時(shí)間，等測(cè)試完成后再進(jìn)入下一階段，這樣做的主要原因是在測(cè)試過程中，測(cè)試模塊會(huì)越積越多，如果不等待，貿(mào)然進(jìn)行下一階段的測(cè)試會(huì)導(dǎo)致測(cè)試失效，如此多的測(cè)試模塊，技術(shù)人員也必須保證集成方式的適宜性，保證模塊能夠切實(shí)地連接到軟件程序之中；二是非漸增測(cè)試，這種測(cè)試相比于前者來說，從另外一個(gè)角度來對(duì)模塊進(jìn)行連接，通過與其結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行全面連接，并參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)從整體上進(jìn)行測(cè)試，這是其測(cè)試的基本內(nèi)在邏輯?？傊?，集成測(cè)試技術(shù)在計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試上的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，并逐漸對(duì)測(cè)試形式進(jìn)行了創(chuàng)新，切實(shí)地增強(qiáng)了測(cè)試效率，提升了測(cè)試速度。

3.4 用戶驗(yàn)收測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

用戶驗(yàn)收測(cè)試主要是針對(duì)軟件的可用性及功能進(jìn)行的，目的在于驗(yàn)證軟件的運(yùn)行程序是否符合業(yè)務(wù)要求。用戶驗(yàn)收測(cè)試可分為α測(cè)試和Beta測(cè)試。α測(cè)試過程中，需要在開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，完善的受控環(huán)境是該測(cè)試必備的條件之一，如此才能保證軟件測(cè)試的有效性。Beta測(cè)試是在進(jìn)行功能及系統(tǒng)測(cè)試之后進(jìn)行的，是技術(shù)測(cè)試的最后階段。因此，在進(jìn)行Beta測(cè)試時(shí)，要明確用戶場(chǎng)，通過對(duì)測(cè)試記錄的分析，將計(jì)算機(jī)軟件中的潛在問題反饋給開發(fā)者。

4 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的展望

計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試是軟件開發(fā)成功的前提和基礎(chǔ)，它能保證軟件開發(fā)的可靠性、實(shí)用性和安全性，因此，在編寫軟件程序后，相關(guān)人員還必須對(duì)軟件程序進(jìn)行一系列測(cè)試，以確定軟件在功能、運(yùn)行效果和安全性方面是否符合預(yù)期，一般在基本軟件開發(fā)完成后，測(cè)試人員還會(huì)檢測(cè)軟件的運(yùn)行環(huán)境，他們將一些隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件程序核算后，判斷數(shù)據(jù)是否符合相應(yīng)的級(jí)別和核算要求，為保證軟件程序核算的準(zhǔn)確性和可靠性，會(huì)插入一些特殊參數(shù)，隨機(jī)選取要采集的數(shù)據(jù)，如果輸出結(jié)果與軟件功能一致，則軟件通過測(cè)試；相反，如果測(cè)試結(jié)果與軟件的功能不一致，則意味著軟件與開發(fā)應(yīng)用需求存在差距，不能超越測(cè)試，近年來，隨著中國(guó)信息化進(jìn)程的加快和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)軟件開發(fā)的數(shù)量和水平有了很大的提高，一些專門用于計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的程序相繼出現(xiàn)，這種類型的測(cè)試軟件由于開發(fā)環(huán)境的不同和技術(shù)上的局限性，仍然存在一定的問題，比如一個(gè)測(cè)試軟件只能測(cè)試一個(gè)固定類型的軟件，所以檢測(cè)的準(zhǔn)確性會(huì)大大降低，因此，在軟件投放市場(chǎng)之前，有必要增加一個(gè)測(cè)試工具，對(duì)被測(cè)軟件進(jìn)行二次測(cè)試，以保證計(jì)算機(jī)測(cè)試的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

總之，測(cè)試軟件是保證軟件安全有效運(yùn)行的前提。軟件測(cè)試技術(shù)能夠快速識(shí)別軟件設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的缺陷，及時(shí)修復(fù)和更新，避免軟件應(yīng)用缺陷等風(fēng)險(xiǎn)因素，在計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試中，必須嚴(yán)格尊重實(shí)用性和科學(xué)性，并從用戶需求和應(yīng)用實(shí)踐兩方面保證軟件的功能效果，在計(jì)算機(jī)開發(fā)和應(yīng)用過程中，要進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和維護(hù)以及其他環(huán)節(jié)來保證軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率。軟件程序編寫完成后，利用測(cè)試技術(shù)對(duì)軟件的功能、性能和安全性進(jìn)行測(cè)試，為軟件開發(fā)提供更多的過濾和科學(xué)的檢查。