［陳學(xué)亮 武娟 龐濤 錢鋒 劉曉軍］

Android應(yīng)用并行自動(dòng)化測試技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

［陳學(xué)亮 武娟 龐濤 錢鋒 劉曉軍］

文章對(duì)Android平臺(tái)主流的自動(dòng)化測試技術(shù)例如Monkey、MonkeyRunner、Robotium、Appium進(jìn)行了研究與分析，基于Appium跨平臺(tái)、跨進(jìn)程、跨應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，提出了一套基于Appium的并行自動(dòng)化測試方案，通過集成TestNG測試框架實(shí)現(xiàn)測試腳本在多個(gè)Android設(shè)備并行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了Android應(yīng)用的并行自動(dòng)化測試，能夠充分提升測試效率，彌補(bǔ)人工測試存在的缺陷。

Android 并行 自動(dòng)化 Appium TestNG

陳學(xué)亮

碩士，就職于中國電信股份有限公司廣東研究院，工程師，主要研究方向?yàn)锳ndroid自動(dòng)化測試、Android應(yīng)用技術(shù)等。

武娟

碩士，中國電信股份有限公司廣東研究院，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)樵朴?jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等。

龐濤

碩士，中國電信股份有限公司廣東研究院，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芗揖?、新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

錢鋒

碩士，中國電信股份有限公司廣東研究院，工程師，主要研究方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)、云游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

劉曉軍

碩士，中國電信股份有限公司廣東研究院，工程師，主要研究方向?yàn)閼?yīng)用虛擬化技術(shù)、多媒體等。

1 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，近年來以Android為代表的智能手機(jī)用戶呈現(xiàn)高速增長的趨勢，根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，截止2015年底中國的智能手機(jī)用戶已超過5億。相應(yīng)的Android應(yīng)用程序也日趨豐富，目前Google的Android應(yīng)用市場已有上百萬個(gè)應(yīng)用，并且仍然保持快速增長和滾動(dòng)更新。

Android應(yīng)用的質(zhì)量（例如易用性、穩(wěn)定性、可靠性等）決定了應(yīng)用在用戶群中的口碑和體驗(yàn)，因此對(duì)應(yīng)用進(jìn)行各項(xiàng)測試是應(yīng)用開發(fā)商、開發(fā)者、應(yīng)用市場提供商、終端廠商、運(yùn)營商的一項(xiàng)重要工作。由于Android系統(tǒng)存在碎片化、機(jī)型眾多的問題，每推出一款新的Android應(yīng)用，或者發(fā)布新版本，往往需要適配多個(gè)Android版本（例如4.x、5.x、6.x）和數(shù)百款機(jī)型，若采用傳統(tǒng)的人工測試需要大量的時(shí)間和人力成本，效率較低，難以滿足應(yīng)用敏捷開發(fā)、快速迭代和上線發(fā)布的要求。

本文基于現(xiàn)有的熱門開源工具和框架，研究Android應(yīng)用程序的并行自動(dòng)化測試技術(shù)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序在多款手機(jī)設(shè)備上根據(jù)預(yù)先編寫的測試腳本，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)化測試并輸出結(jié)果，從而大幅度縮短測試時(shí)間，降低測試成本，提高測試的準(zhǔn)確性和效率。

2 自動(dòng)化測試技術(shù)

2.1 Monkey工具

Monkey是Android SDK自帶的一個(gè)測試工具，通常用于模擬向應(yīng)用程序發(fā)送各種隨機(jī)的輸入消息（例如屏幕點(diǎn)擊、按鍵輸入、手勢輸入等），驗(yàn)證應(yīng)用在海量、長時(shí)間的隨機(jī)性輸入下是否會(huì)出現(xiàn)閃退或崩潰，主要用于應(yīng)用的壓力測試。Monkey的使用非常簡單，在PC上可通過adb命令啟動(dòng)，直接在Android設(shè)備或模擬器上執(zhí)行，例如：

$adb shell monkey -p com.gstar.compare -v -v 10000

其中-p com.gstar.compare指定了Monkey需要啟動(dòng)的應(yīng)用程序包，-v –v是設(shè)置命令行輸出測試信息的級(jí)別為2（輸出最詳細(xì)的信息），10000是發(fā)送隨機(jī)消息的次數(shù)，當(dāng)測試成功執(zhí)行完畢會(huì)輸出測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)（包括事件次數(shù)，事件類型，運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)），如圖1。

圖1 Monkey測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

而測試遇到異常崩潰時(shí)會(huì)輸出相應(yīng)的日志信息，例如下面碰到了一個(gè)空指針的異常（包含異常方法名稱、代碼位置，便于程序員迅速定位異常原因），如圖2。

圖2 Monkey測試異常信息

2.2 MonkeyRunner工具

MonkeyRunner是Android SDK自帶的另一個(gè)測試工具，相比Monkey而言，MonkeyRunner可通過Python語言編寫測試腳本，在測試用例中通過坐標(biāo)位置、控件ID、控件名稱等方式控制應(yīng)用的界面元素，彌補(bǔ)了Monkey只有簡單命令，無法進(jìn)行復(fù)雜邏輯處理等方面的缺陷。MonkeyRunner采用了C/S架構(gòu)，在PC端逐行解釋Python代碼并發(fā)送到Android設(shè)備執(zhí)行，其腳本可通過手工編寫或錄制/回放方式自動(dòng)生成。MonkeyRunner適合用于功能測試和回歸測試，它可以為一個(gè)應(yīng)用自動(dòng)貫徹一次功能測試，在腳本中設(shè)定按鍵或觸摸事件的輸入數(shù)值，觀察比對(duì)輸出結(jié)果，驗(yàn)證應(yīng)用功能的正確性。測試腳本示例如下：

from com.android.monkeyrunner import MonkeyRunner,MonkeyDevice //引入monkeyrunner模塊

device = MonkeyRunner.waitForConnection() //連接并綁定Android設(shè)備

device.installPackage(“d:\ compare.apk “) //指 定APK安裝文件路徑

device.startActivity(component = “ com.gstar.compare/com.gstar.compare.main.ActivityMain “) //啟動(dòng)應(yīng)用

mr.sleep(3.0) //等待3秒

device.type(‘helloworld’) //輸入字符串helloworld

device.press(‘KEYCODE_ENTER’) //輸入回車

…………

result = device.takeSnapshot() //屏幕截圖

result.writeToFile(‘./shot1.png’,’png’) //指定路徑保存截圖

2.3 Robotium框架

Robotium是一款開源的Android自動(dòng)化測試框架，對(duì)Android原生的Instrumentation測試框架進(jìn)行了二次封裝，主要針對(duì)Android應(yīng)用進(jìn)行黑盒自動(dòng)化測試，可提供模擬各種手勢操作（點(diǎn)擊、長按、滑動(dòng)等）、查找和斷言機(jī)制的API，能夠?qū)ctivity、Dialog、Toast、Menu等各類控件進(jìn)行操作。由于基于Instrumentation的測試用例需要和被測應(yīng)用運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程里，除非應(yīng)用是調(diào)試版本（與測試用例一樣使用調(diào)試版密鑰簽名），否則需要對(duì)應(yīng)用進(jìn)行重新打包簽名。重新打包簽名可使用re-sign.jar工具，首先將原APK去除簽名并重新打包為APK文件，然后用公鑰重新簽名：

keytool -genkey -v -keystoreandroid.keystore -alias android.keystore -keyalg RSA -validity 20000

jarsigner -verbose -keystoreandroid.keystore -signedjarandroid_signed.apkandroid.apkandroid.keystore

Robotium測試用例采用Java語言編寫，代碼結(jié)構(gòu)和Instrumentation類似，通過Solo對(duì)象的實(shí)例創(chuàng)建各類事件進(jìn)行測試，setUp方法用于初始化，tearDown方法用于結(jié)束測試，test方法完成測試，結(jié)構(gòu)如下：

2.4 Appium框架

Appium也是一款開源的自動(dòng)化測試框架，它采用C/ S架構(gòu)，客戶端用于封裝WebDriver API，讀取用各種語言編寫的測試腳本并轉(zhuǎn)換為測試命令發(fā)給服務(wù)端，服務(wù)端使用Node.js搭建HTTP Sever接受測試指令并發(fā)送給測試目標(biāo)，服務(wù)端可以部署在本地或云端。Appium在底層使用Android的自動(dòng)化測試框架進(jìn)行測試，Android 4.2.1以上版本使用UiAutomator框架，低版本使用Instrumentation以及Selendroid框架。Appium工作原理如圖3。

圖3 Appium架構(gòu)

相比Robotium，Appium框架具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）跨平臺(tái)，支持Android、iOS、Firefox OS等平臺(tái)的應(yīng)用測試；

（2）服務(wù)端也是跨平臺(tái)的，可以部署在Windows、Linux或者M(jìn)ac OS X上；

（3）跨應(yīng)用，支持原生應(yīng)用、混合應(yīng)用、Web應(yīng)用測試；

（4）跨進(jìn)程，不受Instrumentation限制，可以在多個(gè)進(jìn)程間進(jìn)行測試，應(yīng)用無需重新簽名；

（5）跨語言，基于Appium獨(dú)特的解釋機(jī)制，可以支持Java、JS、Python、Ruby、PHP等多種語言。

3 并行測試方案

由于Appium具備跨平臺(tái)、跨應(yīng)用、跨進(jìn)程等優(yōu)點(diǎn)，本文主要基于Appium研究并行自動(dòng)化測試方案。Appium采用C/S架構(gòu)，因此可建立多個(gè)Server對(duì)應(yīng)每臺(tái)測試設(shè)備，同時(shí)進(jìn)行測試。例如兩臺(tái)設(shè)備并行測試則啟動(dòng)2個(gè)Appium Server，分別配置好IP地址（本機(jī)則為127.0.0.1）和端口號(hào)（例如4723和4725），同時(shí)集成TestNG框架實(shí)現(xiàn)并行測試，TestNG是一個(gè)開源的測試框架，通過將測試信息添加到TestNG的xml配置文件中能夠?qū)崿F(xiàn)并行測試，關(guān)鍵步驟如下：

（1）通過adb devices命令獲取測試設(shè)備標(biāo)識(shí)符UDID

（2）項(xiàng)目路徑下新建testng.xml文件，代碼如下：

（3）執(zhí)行測試命令（需配置環(huán)境變量）：

通過在TestNG的xml配置文件中寫入設(shè)備標(biāo)識(shí)UDID、Appium服務(wù)器IP地址和端口號(hào)，程序會(huì)自動(dòng)在對(duì)應(yīng)的設(shè)備上運(yùn)行Appium服務(wù)器解釋后的測試代碼，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的并行自動(dòng)化測試，運(yùn)行結(jié)束后可在測試設(shè)備和命令窗口查看測試結(jié)果。

4 結(jié)束語

隨著Android系統(tǒng)版本滾動(dòng)更新，Android機(jī)型日益豐富，相應(yīng)的Android應(yīng)用也是層出不窮，對(duì)Android應(yīng)用進(jìn)行測試是一項(xiàng)不可或缺的任務(wù)，而傳統(tǒng)的人工測試存在大量重復(fù)性的工作，測試效率不高并且精確性較低。本文對(duì)當(dāng)前主流的Android自動(dòng)化測試工具和框架進(jìn)行了研究與分析，提出了一套基于Appium集成TestNG測試框架的并行測試方案，通過該方法能夠?qū)崿F(xiàn)Android應(yīng)用在多臺(tái)設(shè)備并行完成自動(dòng)化測試，可以有效提高測試效率，減少人工干預(yù)，測試腳本可復(fù)用，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和指導(dǎo)意義。

1 謝紅霞,吳紅梅.基于Android的自動(dòng)化測試的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代.2012,(02):20-22

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3 陳昊.Android手機(jī)自動(dòng)化測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2014

4 宋春雨.Android平臺(tái)自動(dòng)化測試的研究與實(shí)踐[D].北京郵電大學(xué),2012

5 白凱,崔冬華.基于JUnit自動(dòng)化單元測試的研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2010,(02):52-54,103

6 鄧青華.軟件自動(dòng)化測試工具研究[J].軟件導(dǎo)刊,2011,(01):57-59

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.11.001

（2016-08-17）