【摘 要】面向?qū)ο筌浖_發(fā)應(yīng)用越來越廣泛，自動化測試也隨之被程序員認(rèn)可和接受，隨之而來的就是基于UML的軟件開發(fā)技術(shù)的大范圍普及和基于模型的軟件測試技術(shù)的普遍應(yīng)用。由于被測軟件的特點不同，測試的目的也不盡然相同，測試模型相對應(yīng)的就會有很多種類。筆者在本文詳細(xì)描述了基于模型的軟件測試技術(shù)的現(xiàn)狀，同時對于不同模型在測試中適用情況做了深入的比較，主要討論了有限狀態(tài)機(jī)模型、馬爾可夫鏈模型和UML模型。文章最后，筆者就該種測試方法的未來發(fā)展前景做了分析。

【關(guān)鍵詞】基于模型的軟件測試，有限狀態(tài)機(jī)，UML

一、引言

軟件工程一直在探討的一個問題就是提高軟件質(zhì)量的有效方法，無疑軟件測試時解決這一問題最重要和直接的方法。軟件測試的劃分方法有很多種，主流的方法是將軟件測試分為針對于程序代碼本身的測試和針對于軟件編寫規(guī)范化的測試。針對程序代碼本身的測試主要是依據(jù)代碼語句編寫測試用例，然后用測試用例對代碼進(jìn)行測試，直到能夠完全測試代碼的所有分支路徑為止，我們稱之為測試完全性原則。針對于軟件編寫規(guī)范化的測試主要是依據(jù)軟件要實現(xiàn)的功能和設(shè)計規(guī)范進(jìn)行用例設(shè)計，然后對與之相關(guān)的功能和設(shè)計屬性進(jìn)行測試，知道能夠完全測試所有關(guān)聯(lián)的屬性為止，我們認(rèn)為這樣的測試是完全的。近年來，面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)逐漸普及，隨之而來的是測試自動化的要求有著顯著的提高，這種種技術(shù)的發(fā)展蓬勃帶來了一個必然的后果就是基于模型的軟件測試技術(shù)越來越被廣大程序員接受。此類測試方法從上文的分類上來看屬于針對于軟件編寫規(guī)范化的測試，最初主要適用于硬件方面的測試。本文主要介紹幾種主要的測試模型以及各自的適用范圍，然后闡述了構(gòu)造模型的必需信息以及測試用例的生成方式。

二、基于模型的軟件測試和模型

（一）基于模型的軟件測試.首先應(yīng)該要明確軟件模型的概念，是指用抽象化的方式對軟件行為和結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，前者可以通過一系列的輸入輸出邏輯和數(shù)據(jù)流分析來表示，后者則是通過部署圖、流程圖等圖形方式直觀表述，基于模型的軟件測試就是通過上述兩種抽象化方式產(chǎn)生測試用例。相比于針對程序代碼本身的測試，基于模型的測試更高效，同時也促進(jìn)了測試的自動化，使得測試結(jié)果更加的準(zhǔn)確，也更利于評價。

（二） 軟件測試的模型簡介.本文主要介紹以下幾種典型的模型：

1.有限狀態(tài)機(jī) 該類模型是用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來表示，并通過狀態(tài)的覆蓋來生成測試用例。這種模型可以將測試用的數(shù)據(jù)結(jié)合圖的遍歷算法自動生成輸入的序列進(jìn)行相應(yīng)測試。該種測試模型可以充分結(jié)合形式語言與自動機(jī)理論來進(jìn)行分析和設(shè)計，適用范圍主要是反應(yīng)式的軟件，但由于模型構(gòu)造的工作規(guī)模比較大，自動構(gòu)造就成為了這一模型的一個關(guān)鍵點。

2. UML模型 又稱為統(tǒng)一建模語言，是軟件工程中面向?qū)ο笤O(shè)計與分析中常用到的規(guī)范化建模語言。該模型主要是利用狀態(tài)圖進(jìn)行行為建模，狀態(tài)圖可以看做是有限狀態(tài)機(jī)的拓展，狀態(tài)圖是一個層次分明的圖，可以包括更多低級的有限狀態(tài)機(jī)，低級狀態(tài)機(jī)之間是并行的關(guān)系。UML狀態(tài)圖廣泛用于對于單個類的建模。

3. 馬爾可夫鏈 常見于數(shù)理統(tǒng)計中，是一種統(tǒng)計類模型，也是一種狀態(tài)機(jī)，不同的是馬爾可夫鏈的狀態(tài)遷移帶有概率特征，可以利用概率自動生成測試用例并對測試的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)且準(zhǔn)確的分析。馬爾可夫鏈模型具有很大的適用范圍，可以通過狀態(tài)遷移圖來表征。

4.文法模型 實際上是將狀態(tài)機(jī)的不同狀態(tài)用相應(yīng)的文法來表示，國內(nèi)外學(xué)者對這方面的研究比較少。

三、基于模型的軟件測試過程及相應(yīng)軟件

（一）分析被測軟件.這個過程需要充分了解軟件的設(shè)計需求、用戶使用手冊；軟件用戶的識別，窮舉用戶輸入值并對輸出做一預(yù)期；記錄輸入和相應(yīng)的條件；深入理解軟件內(nèi)部構(gòu)造，進(jìn)行相應(yīng)測試進(jìn)而發(fā)現(xiàn)缺陷。

（二）選擇合適的測試模型.如上文所介紹的測試模型，都有自己所適用的范圍，實際測試中要根據(jù)測試的需求和軟件自身的特點選擇合適的模型。具體的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：首先要對模型有全面的了解，以確定每種模型對應(yīng)的測試應(yīng)用領(lǐng)域；其次要充分理解軟件系統(tǒng)，并根據(jù)軟件的特點結(jié)合模型應(yīng)用領(lǐng)域選用合適的測試模型；最后是應(yīng)該充分協(xié)調(diào)組織、人員和工具的配合。

（三）構(gòu)造測試模型.這一部分需要根據(jù)輸入輸出的具體情況抽象出軟件的各個系統(tǒng)狀態(tài)，然后依據(jù)不同的測試模型有相對應(yīng)的構(gòu)造過程。

（四）生成和執(zhí)行測試用例.測試模型一定確定下來，就可以自動生成測試用例了，同時要注意構(gòu)造測試路徑的時候要考慮到遷移概率、路徑最大長度等的限制條件。接下來就需要對生成的測試用例進(jìn)行測試執(zhí)行了，實際上就是對仿真腳本的測試。

（五）分析測試結(jié)果.基于模型的軟件測試也并不能完全防止測試效果不佳的問題，也需要我們?nèi)斯みM(jìn)行復(fù)查，這就需要對于測試結(jié)果進(jìn)行分析，通過狀態(tài)驗證解決測試失效辨識的問題。

四、基于模型的軟件測試評價

（一）優(yōu)勢分析.無疑，此種測試提高了測試的自動化程度，雖然仍然無法使得測試結(jié)果十分精確，但已盡可能地避免了測試失效辨識的問題，而且通過對測試結(jié)果的分析可以提高測試制品的重用性。如今面向?qū)ο箝_發(fā)的普及使得基于模型的軟件測試方式成為了一種主流測試，將測試滲透到軟件開發(fā)的各個階段，能夠及時修正錯誤

（二）劣勢分析.模型測試發(fā)的缺點也是顯而易見的，主要集中在以下幾方面：對測試人員的知識和理論儲備要求很高；需要較多的前期投入，包括選取模型、構(gòu)造模型等；

（三）未來研究方向分析.基于上述分析，我們對于模型化測試的未來研究方向做如下的分析預(yù)測：1.集中于對軟件測試模型的理論和應(yīng)用兩方面的研究，包括研究針對特定軟件的專用模型和抽象出來具有普適性的通用模型；2.針對測試完全性方面的研究，主要基于測試的可靠性和效率，一般著眼于輸入覆蓋率、遷移覆蓋率等方面；3.測試失效辨識的研究，這部分與測試自動化息息相關(guān)，兩者往往結(jié)合起來，這將是將來研究的重點。

參考文獻(xiàn)：

[1]A.V.K.Shanthi，G.Mohan Kumar. Automated Test Cases Generation from UML Sequence Diagram[A]. 新加坡國際計算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)協(xié)會（IACSIT—International Association of Computer Science and Information Technology）.Proceedings of 2012 International Conference on Software and Computer Applications（ICSCA 2012）[C].新加坡國際計算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)協(xié)會（IACSIT—International Association of Computer Science and Information Technology）：，2012：7.