陳君耀　祝義　欒家偉

摘要：該文針對(duì)復(fù)雜軟件系統(tǒng)測(cè)試用例自動(dòng)生成問(wèn)題，提出了一種根據(jù)軟件設(shè)計(jì)模型直接生成測(cè)試用例的方法。首先，討論了基于UML狀態(tài)圖生成測(cè)試用例的設(shè)計(jì)思路；然后給出了符合各種覆蓋要求的測(cè)試用例生成方法；最后，利用Eclipse實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶要求生成不同類型的測(cè)試用例，從而降低了復(fù)雜軟件系統(tǒng)測(cè)試用例的生成難度，并且從根本上提高了測(cè)試用例生成的有效性。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)一建模語(yǔ)言；狀態(tài)圖；測(cè)試用例。

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）12-0076-03

隨著軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，軟件已經(jīng)成為社會(huì)各個(gè)行業(yè)中不可缺少的一部分。如今軟件的規(guī)模和復(fù)雜性日益提升，人們開(kāi)始意識(shí)到保證軟件質(zhì)量可靠性的重要性。軟件測(cè)試作為成為保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵性技術(shù)之一，同時(shí)也是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，顯得至關(guān)重要，其中設(shè)計(jì)并生成測(cè)試用例是軟件測(cè)試的關(guān)鍵。而現(xiàn)在軟件測(cè)試發(fā)展的趨勢(shì)是基于模型的測(cè)試方法，尤其是基于UML模型的測(cè)試用例生成方法易于生成滿足很高覆蓋要求的測(cè)試用例， 并運(yùn)用實(shí)例對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。本文給出了一種基于UML狀態(tài)圖模型的軟件系統(tǒng)測(cè)試用例生成方法，其目的是為了給軟件開(kāi)發(fā)的測(cè)試環(huán)節(jié)生成測(cè)試用例節(jié)省時(shí)間，以達(dá)到提高效益的目的。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

UML作為一種對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約、構(gòu)造、可視化和文檔化的語(yǔ)言，融合了Booch方法、OMT方法和OOSE方法的核心概念，取其精華，去其繁雜，形成一個(gè)統(tǒng)一的、公共的、具有廣泛適用性的建模語(yǔ)言。UML也可以實(shí)現(xiàn)與java之間的代碼的轉(zhuǎn)換。而且Eclipse與My Eclipse都可以實(shí)現(xiàn)畫UML的狀態(tài)圖。

1.1 需求分析

基于狀態(tài)圖的測(cè)試用例生成系統(tǒng)包括前臺(tái)子系統(tǒng)和后臺(tái)子系統(tǒng)。前臺(tái)子系統(tǒng)包括初始狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)、注釋節(jié)點(diǎn)、添加狀態(tài)，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。后臺(tái)子系統(tǒng)包括以下幾個(gè)子模塊：

語(yǔ)句覆蓋：每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次；

2）條件/判定覆蓋：在每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次基礎(chǔ)上，每個(gè)判定的每個(gè)分支至少執(zhí)行一次；

3）條件組合覆蓋：每個(gè)判定表達(dá)式中的各種可能組合都至少執(zhí)行一次；

4）路徑覆蓋：每條可能的路徑都至少執(zhí)行一次。

1.2 概要設(shè)計(jì)

系統(tǒng)流程圖是一種概括性地描述物理系統(tǒng)的傳統(tǒng)性工具，它的基本思想是用圖形符號(hào)以黑盒子形式描繪組成系統(tǒng)的每個(gè)部件，系統(tǒng)流程圖表達(dá)的是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部件之間流動(dòng)的情況，而不是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工的處理的控制過(guò)程。本系統(tǒng)的系統(tǒng)流程如圖1所示。

數(shù)據(jù)流圖（DFD）是一種圖形化技術(shù)，它描繪信息流和數(shù)據(jù)從輸入移動(dòng)到輸出的過(guò)程所經(jīng)受的變換，在數(shù)據(jù)流圖中沒(méi)有任何具體的物理部件，它只是描繪數(shù)據(jù)在軟件中流動(dòng)和被處理的邏輯過(guò)程。系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流圖如圖2所示：

1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)：

詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的根本目標(biāo)是確定應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)還不是具體地編寫程序，而是要設(shè)計(jì)出程序的“藍(lán)圖”，將根據(jù)這個(gè)藍(lán)圖寫出實(shí)際的程序代碼，因此，詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果基本上決定了最終的程序代碼的質(zhì)量。

本系統(tǒng)可分為前臺(tái)子系統(tǒng)和后臺(tái)子系統(tǒng)，其中，前臺(tái)子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)畫圖功能，畫圖工具欄包括初始狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)、注釋節(jié)點(diǎn)、添加狀態(tài)，狀態(tài)之間的裝換等繪圖元素，可以通過(guò)點(diǎn)擊工具欄圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)圖的繪制。后臺(tái)子系統(tǒng)功能分為語(yǔ)句覆蓋、判定/條件覆蓋、條件組合覆蓋、路徑覆蓋的實(shí)現(xiàn)。具體設(shè)計(jì)方法如下所示：

1）語(yǔ)句覆蓋要求選擇足夠多的測(cè)試數(shù)據(jù)，使得被測(cè)試程序中每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。該模塊主要分為貪心算法模塊和回溯模塊，通過(guò)這兩個(gè)模塊的結(jié)合實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句覆蓋功能，并且擴(kuò)展到其他類型的UML模型。

2）判定/條件覆蓋要求選取足夠的測(cè)試數(shù)據(jù)，使得判定表達(dá)式中的每個(gè)條件都取到各種可能的布爾型值，而且每個(gè)判定表達(dá)式整體也都取到各種可能的布爾型結(jié)果。該模塊主要分為基于語(yǔ)句覆蓋基礎(chǔ)的路徑處理模塊和對(duì)選擇結(jié)構(gòu)單獨(dú)處理的模塊，依據(jù)兩個(gè)模塊的配合，實(shí)現(xiàn)判定/條件覆蓋。

3）條件組合覆蓋要求選擇足夠多的測(cè)試數(shù)據(jù)，使得每個(gè)判定表達(dá)式中的各種可能組合都至少執(zhí)行一次；該模塊分為基于路徑覆蓋的主要的路徑處理提取模塊和對(duì)條件組合處理模塊以及兩者相互選擇的模塊。通過(guò)這三個(gè)模塊的有效通信，實(shí)現(xiàn)條件組合覆蓋功能。

4）路徑覆蓋要求選擇足夠多的測(cè)試數(shù)據(jù)，每條可能的路徑都至少執(zhí)行一次。該模塊主要是窮舉法模塊的路徑處理和數(shù)據(jù)生成模塊。通過(guò)路徑處理模塊調(diào)用數(shù)據(jù)生成模塊，從而完成路徑覆蓋的測(cè)試用例生成。

1.4 編碼實(shí)現(xiàn)

由于整個(gè)系統(tǒng)代碼較多，在此僅選取語(yǔ)句覆蓋進(jìn)行舉例。語(yǔ)句覆蓋實(shí)現(xiàn)的思想是貪心法與回溯法相結(jié)合。利用對(duì)樹(shù)進(jìn)行遍歷的思想，利用貪心算法對(duì)語(yǔ)句進(jìn)行遍歷，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能遍歷一次。對(duì)于貪心算法遍歷后存在的未遍歷的結(jié)點(diǎn)利用回溯法遍歷未遍歷的結(jié)點(diǎn)的上下結(jié)點(diǎn)，優(yōu)先選擇未遍歷的上下結(jié)點(diǎn)，最終形成語(yǔ)句。這種結(jié)合的算法保證了語(yǔ)句覆蓋的完整性。其中的回溯函數(shù)的功能是解決因?yàn)闋顟B(tài)圖的聚合節(jié)點(diǎn)和分支節(jié)點(diǎn)照成的部分過(guò)程在單語(yǔ)句遍歷時(shí)被遺漏的情況，如果有遺漏的過(guò)程，將會(huì)優(yōu)先選擇未被遍歷的上下過(guò)程實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句的生成，即實(shí)現(xiàn)回溯功能，從而保證語(yǔ)句覆蓋的完整性。

語(yǔ)句覆蓋主要代碼如下：

public void SentenceCover（Swant s[]，int n）

{

String eventpath[][]=new String[50][2]；

String orgin = "start"；//是用來(lái)遍歷過(guò)程時(shí)存儲(chǔ)下個(gè)過(guò)程的起始點(diǎn)的信息

String preorgin=orgin；

int rows=0；

int isrest；

int count=0；

int i；//循環(huán)變量

while（count

{

count++；

for（i=0；i

{

if （s[i].start.equals（orgin）&&s[i].state==1）//尋找到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)進(jìn)行操作

{

s[i].state=0；

if（s[i].start=="start"）//當(dāng)路徑剛開(kāi)始時(shí)

{

eventpath[rows][0]=s[i].sevent+" "；//存儲(chǔ)路徑的事件

eventpath[rows][1]=s[i].start+"->"+s[i].end；//存儲(chǔ)路徑

}

else

{

eventpath[rows][0]=eventpath[rows][0]+s[i].sevent+" "；//存儲(chǔ)路徑的事件

eventpath[rows][1]=eventpath[rows][1]+"->"+s[i].end；//存儲(chǔ)路徑

}

if（s[i].end.equals（"end"））//當(dāng)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)為結(jié)束節(jié)點(diǎn)時(shí)的操作

{

orgin="start"；

preorgin=orgin；

count=0；

rows++；

break；

}

else //當(dāng)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是結(jié)束節(jié)點(diǎn)時(shí)的操作

{

preorgin=orgin；

orgin=s[i].end；

}

}

else //不是下一節(jié)點(diǎn)時(shí)繼續(xù)循環(huán)

continue；

}

}

isrest=Isrest（s， n）；//測(cè)試是否有剩余節(jié)點(diǎn)沒(méi)有遍歷

while（isrest！=-1||orgin！="start"）//進(jìn)行回溯或者填補(bǔ)完整路徑

{

BackTracking（s，n，eventpath，isrest，rows，orgin）；//回溯函數(shù)

orgin="start"；

rows++；

isrest=Isrest（s， n）；

//System.out.println（isrest+" "+orgin）；

}

for（i=0；i

{

System.out.println（eventpath[i][0]）；

System.out.println（eventpath[i][1]）；

}

F f=new F（eventpath，rows，"語(yǔ)句覆蓋"）；

}

狀態(tài)圖的語(yǔ)句覆蓋示例如圖4所示。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)基于UML狀態(tài)圖的軟件系統(tǒng)測(cè)試用例生成方法及工具研究進(jìn)行了討論。首先，討論了基于UML狀態(tài)圖生成測(cè)試用例的設(shè)計(jì)思路；然后給出了符合各種覆蓋要求的測(cè)試用例生成方法；最后，利用Eclipse實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶要求生成不同類型的測(cè)試用例，降低了復(fù)雜軟件系統(tǒng)測(cè)試用例的生成難度，提高了系統(tǒng)測(cè)試用例生成的正確性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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