顏樂鳴

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣州 510310）

0 引言

軟件測試是保證軟件質(zhì)量保證的重要手段，J.Myers認(rèn)為軟件測試的目的是以最少人力、物力和時間投入，盡可能多地找出軟件中潛在的各種錯誤和缺陷。統(tǒng)計資料表明，軟件測試的工作量占軟件開發(fā)總工作量的40%以上，軟件測試的開銷占總成本開銷的30%~50%[1]，而成功的軟件測試離不開對測試的組織與過程的管理，一項軟件測試工作，絕不是簡單的測試活動，而應(yīng)和軟件開發(fā)一樣，遵循軟件工程原理[2]。近年來，人們對軟件質(zhì)量的要求越來越高，軟件測試也越來越受到人們的重視，許多軟件企業(yè)已成立獨立的軟件測試機構(gòu)，但隨著軟件復(fù)雜度的日益增高和軟件規(guī)模的不斷增大，軟件測試管理的難度和成本也隨之加大，傳統(tǒng)的軟件過程模型和手工管理模式已無法適應(yīng)現(xiàn)代軟件開發(fā)模式的需要。

軟件測試過程模型是用于指導(dǎo)軟件測試實施的理論模型，模型的優(yōu)劣直接影響軟件測試的進(jìn)度和質(zhì)量，因此，軟件測試過程模型是測試管理的重要參考依據(jù)，是保證測試質(zhì)量和有效性的重要保證。工作流可解決在多個參與者之間利用計算機按某種預(yù)定規(guī)則實現(xiàn)自動傳遞文檔、信息或任務(wù)，以達(dá)到任務(wù)目標(biāo)，可實現(xiàn)部分業(yè)務(wù)過程在計算機支持下的全自動或半自動化。為了提高測試管理的效率，本文對典型的軟件測試過程模型進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用工作流技術(shù)，對測試管理的整個流程進(jìn)行形式化和規(guī)范化的建模，從而有效地控制和管理參與到測試活動中各種測試要素，更好的達(dá)到測試管理的目的。

1 軟件測試過程模型

1.1 定義

軟件測試過程模型是在測試實踐的基礎(chǔ)上，有機結(jié)合相應(yīng)的軟件開發(fā)活動所總結(jié)和抽象出的一系列測試活動規(guī)律[1-5]。該模型是對測試過程的抽象，它和軟件開發(fā)一樣，用于定義軟件測試的活動和流程，指導(dǎo)測試組織按照測試任務(wù)所要求的進(jìn)度和質(zhì)量實施測試活動。理想的軟件測試過程模型應(yīng)能對軟件測試過程起到指導(dǎo)作用，在提高軟件測試效率的同時降低測試成本。

1.2 典型的軟件測試過程模型

1.2.1 V模型

圖1 軟件測試V模型Fig.1 Softw are testing V-model

V模型是最具有代表意義的測試模式，如圖 1所示。V模型最早是Paul Rook于20世紀(jì)80年代提出，它是軟件開發(fā)瀑布模型的擴展[4]。V模型從左到右描述了基本的開發(fā)過程和測試行為，反映了測試活動與分析設(shè)計的關(guān)系。其優(yōu)點在于明確表明了軟件測試的不同級別及其和開發(fā)過程各階段的對應(yīng)關(guān)系。但是，V模型把測試作為編碼之后的階段，產(chǎn)生軟件是軟件開發(fā)最后一項活動的誤導(dǎo)，從而導(dǎo)致需求分析、軟件設(shè)計等軟件開發(fā)前期產(chǎn)生的軟件問題隨著過程的進(jìn)展流轉(zhuǎn)至最后的驗收測試才被發(fā)現(xiàn)。該模型還認(rèn)為軟件測試等同于測試執(zhí)行，并未明確劃分軟件測試各活動之間的關(guān)系。

1.2.2 W模型

W模型由Evolutif公司提出，是V模型的發(fā)展，其強調(diào)的是軟件測試伴隨著整個軟件開發(fā)周期，并穿于整個軟件周期，而且測試對象不僅僅是程序，需求、設(shè)計及相關(guān)的文檔同樣要測試[5]。相對于 V模型，圖2所示的W模型更具可操作性，體現(xiàn)了測試與開發(fā)的同步性，從而有利于盡早發(fā)現(xiàn)軟件問題。

但是，W模型也有一定的局限性，和V模型一樣，它把軟件開發(fā)和軟件測試視為一種線性的前后關(guān)系，在如今需求不明確、變更頻繁、開發(fā)周期短等軟件開發(fā)特點下，W模型已無法支持迭代并快速響應(yīng)變化。

1.3.3 H模型

為了解決 V模型和W模型的局限性，學(xué)者提出了H模型，如圖3所示。它將測試活動完全獨立出來，形成一個完全獨立的流程，將測試準(zhǔn)備活動和測試執(zhí)行活動清晰的體現(xiàn)出來[6]。在H模型中，軟件測試過程活動貫穿于整個產(chǎn)品的周期，與其他流程并發(fā)的進(jìn)行，某個測試點準(zhǔn)備就緒時，即只要測試條件成熟，測試準(zhǔn)備活動完成，就可以從測試準(zhǔn)備階段進(jìn)行到測試執(zhí)行階段。

與V模型和W模型相比，H模型的特點在于：

（1）軟件測試不再是指測試的執(zhí)行，還包括諸如軟件測試需求分析、測試策劃、測試設(shè)計、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、環(huán)境搭建等其他活動；

（2）軟件測試是一個獨立的過程，它貫穿于整個軟件生命周期，與其他開發(fā)階段保持并行的關(guān)系，應(yīng)盡早開始和準(zhǔn)備；

（3）根據(jù)被測軟件的特點，軟件測試是分級分層開展的。不同級別的測試活動可以是順序進(jìn)行，也可迭代開展。

2 工作流技術(shù)

2.1 工作流的定義

圖2 軟件測試W模型Fig.2 Softw are testing W-model

圖3 軟件測試H模型Fig.3 Softw are testing H-model

工作流技術(shù)是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后計算機應(yīng)用領(lǐng)域的一個新的研究熱點，它為工作流程自動化和構(gòu)建流程應(yīng)用提供基礎(chǔ)平臺，實現(xiàn)了流程邏輯與業(yè)務(wù)邏輯的分離，支持業(yè)務(wù)流程的分析和規(guī)范化定義以及業(yè)務(wù)單元的自動組裝，降低了復(fù)雜流程應(yīng)用的開發(fā)難度，提高了應(yīng)用系統(tǒng)的管理效率。

工作流管理聯(lián)盟（WfMC：Workflow Management Coalition）為工作流提供了一個標(biāo)準(zhǔn)定義：工作流是指整個或部分業(yè)務(wù)過程在計算機支持下的全自動或半自動化[7]。

由工作流的定義可以看出，工作流的主體是過程，它使多個參與者之間按照某種預(yù)定義的規(guī)則傳遞文檔、信息或任務(wù)的過程自動進(jìn)行，從而實現(xiàn)某個預(yù)期的業(yè)務(wù)目標(biāo)或促使此目標(biāo)實現(xiàn)。簡而言之，工作流技術(shù)是在適當(dāng)?shù)臅r間將適當(dāng)?shù)男畔鬟f給適當(dāng)?shù)娜擞貌⑦m當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行處理。

2.2 工作流管理系統(tǒng)

工作流技術(shù)解決了人、組織、系統(tǒng)間的協(xié)作問題，通過工作流管理系統(tǒng)完成對工作流實例的執(zhí)行。WfMC對工作流管理系統(tǒng)的定義為：工作流管理系統(tǒng)是一個完全定義、管理和執(zhí)行工作流的系統(tǒng)，它通過計算機表示的工作流邏輯來驅(qū)動軟件有序的進(jìn)行[7]。

工作流管理系統(tǒng)是一個軟件系統(tǒng)，它能夠完成業(yè)務(wù)流程的定義和管理，按照預(yù)先定義的執(zhí)行步驟和業(yè)務(wù)規(guī)則調(diào)度流程示例，在業(yè)務(wù)活動或任務(wù)之間合理的分配資源，通過管理工作活動序列，調(diào)用與各種活動步驟相關(guān)的人員、資源，對業(yè)務(wù)過程提供自動化處理[8~9]，它最大優(yōu)點是將應(yīng)用邏輯與過程邏輯分離，在不修改具體功能的情況下，通過修改過程模型改變系統(tǒng)功能，完成對生產(chǎn)經(jīng)營部分過程或全過程的集成管理，可有效地把人、信息和應(yīng)用工具合理地組織在一起，發(fā)揮系統(tǒng)的最大效能。

圖4所示為工作流參考模型，該模型中，工作流執(zhí)行服務(wù)是整個工作流管理系統(tǒng)的核心，它為過程實例和活動提供運行環(huán)境，負(fù)責(zé)解釋和激活過程定義，并與過程所需的外部資源進(jìn)行交互。工作流執(zhí)行服務(wù)周圍的五個接口用以支持工作流管理的功能，通過交叉使用這五個接口，可以訪問工作流系統(tǒng)的服務(wù)，還控制工作流控制軟件與其他系統(tǒng)組件間的交互[10]。

工作流執(zhí)行服務(wù)由一個或多個創(chuàng)建、管理和執(zhí)行工作流實例化的工作流引擎（Workflow Engine）組成，通過工作流應(yīng)用程序接口來訪問這些服務(wù)。工作流引擎為工作流實例提供運行時期的執(zhí)行環(huán)境，可以將其看作是一個狀態(tài)變遷機器，過程或活動的實例在響應(yīng)外部事件或工作流引擎的控制來改變狀態(tài)。

圖4 工作流參考模型Fig.4 W orkflow reference model

3 基于工作流的軟件測試過程模型研究

3.1 基于工作流的軟件測試過程模型

軟件測試管理是指管理者按照與被測軟件相適應(yīng)的測試過程和測試方法，通過管理參與到測試活動中的對象來達(dá)到管理的目的，這些對象包括人員、測試工作產(chǎn)品、設(shè)施和環(huán)境條件等。在三種典型的軟件測試過程模型中，H模型充分體現(xiàn)了盡早測試、全程測試、獨立測試等原則，它提高了測試效率，并具有一定的靈活性，但是并沒有提出具體的應(yīng)用模型。本文基于軟件測試過程H模型，結(jié)合工作流技術(shù)，建立基于工作流的軟件測試過程模型，如圖5所示。

基于圖5所示的軟件測試過程模型，在基于工作流的軟件測試過程模型中，“任務(wù)分配”相當(dāng)于工作流引擎，所有的測試任務(wù)通過工作流引擎進(jìn)行分配。根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)（WBS，Work Break Structure）的思想，測試任務(wù)被分解為不同的子任務(wù)，從而形成具有多層次的樹狀結(jié)構(gòu)，既包含如需求分析、用例設(shè)計等技術(shù)層面的任務(wù)，也包含項目監(jiān)控、配置管理等管理層面的任務(wù)，通過人員配置和進(jìn)度控制完成工作流引擎的功能。基本的測試過程如下：

（1）測試申請：由軟件開發(fā)人員或開發(fā)團隊提出測試申請，同時提供測試依據(jù)；

（2）測試策劃：由測試負(fù)責(zé)人組織進(jìn)行測試策劃（含測試需求分析）和測試設(shè)計，通過工作流引擎進(jìn)行任務(wù)分配；

（3）測試設(shè)計：由測試負(fù)責(zé)人組織進(jìn)行分解測試需求，開展測試設(shè)計并編寫測試用例；

（4）測試執(zhí)行：測試人員執(zhí)行測試用例，若無缺陷，則進(jìn)行測試總結(jié)，相關(guān)測試用例關(guān)閉；若發(fā)現(xiàn)缺陷，則由測試人員填寫缺陷報告單；

（5）確認(rèn)缺陷：缺陷報告經(jīng)測試負(fù)責(zé)人和軟件負(fù)責(zé)人確認(rèn)后，重新回到工作流引擎，缺陷處理將作為一個新任務(wù)由工作流引擎再次進(jìn)行分配；

（6）缺陷修復(fù)：由開發(fā)人員進(jìn)行缺陷定位及分析，并修復(fù)缺陷；

（7）回歸測試：經(jīng)修復(fù)的缺陷進(jìn)入回歸測試流程，成為新任務(wù)被工作流引擎分配，重復(fù)步驟2)，直至所有缺陷被正確有效的處理。

（8）資產(chǎn)庫：在進(jìn)行測試策劃時，根據(jù)測試需求分析的結(jié)果，測試人員可使用資產(chǎn)庫中的測試用例資產(chǎn)，進(jìn)行測試用例的復(fù)用。

不管是何種級別的軟件測試，在測試開始之前，都需要進(jìn)行測試策劃，以確定用于測試的資源要求，包括軟硬件設(shè)備、環(huán)境條件、人員數(shù)量和技能要求等，并根據(jù)測試資源和測試項，確定進(jìn)度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人員安排和任務(wù)分派。伴隨著測試的進(jìn)展，不斷演化的測試用例是測試人員設(shè)計和執(zhí)行的主要工作，在工作流引擎中，測試策劃、測試設(shè)計和測試執(zhí)行是一個迭代的過程，通過測試負(fù)責(zé)人進(jìn)行任務(wù)分配，在不影響測試任務(wù)目標(biāo)的同時，實現(xiàn)快速響應(yīng)變化，隨時調(diào)整測試策略。

圖5 基于工作流的軟件測試過程模型Fig.5 Software testing management model based on workflow

在測試執(zhí)行時，測試人員通過工作流引擎對測試過程產(chǎn)生的軟件缺陷進(jìn)行跟蹤，使缺陷得到了有效的管理，缺陷狀態(tài)的流轉(zhuǎn)如圖6所示，缺陷狀態(tài)如下：

（1）新建：經(jīng)確認(rèn)的缺陷，等待開發(fā)人員處理；

（2）處理中：缺陷正在被開發(fā)人員修復(fù)處理；

（3）已處理：缺陷已被修復(fù)處理，等待向測試人員發(fā)布軟件的新版本；

（4）發(fā)布：缺陷已修復(fù)處理，且軟件新版本已向測試人員發(fā)布，等待回歸測試；

（5）已修復(fù)：缺陷已被責(zé)任人修復(fù)處理，且通過回歸測試；

（6）尚未修復(fù)：缺陷已被責(zé)任人修復(fù)處理，但未通過回歸測試，等待重新處理。

（7）延期解決：開發(fā)人員判定不在當(dāng)前版本進(jìn)行修復(fù)的缺陷；

（8）無需解決：開發(fā)人員判定無需解決的缺陷；

（9）關(guān)閉：無需解決、或已修復(fù)并通過回歸測試的缺陷。

圖6 缺陷狀態(tài)流轉(zhuǎn)圖Fig.6 Defect state flow diagram

3.2 模型分析及應(yīng)用

基于工作流的軟件測試過程模型以任務(wù)分配為核心，測試用例作為過程資產(chǎn)被存儲在資產(chǎn)庫中，可被反復(fù)分配到不同測試階段或不同的任務(wù)中，從而實現(xiàn)測試用例的復(fù)用，進(jìn)而節(jié)約了測試時間，降低了軟件測試的成本，大大提高了軟件測試的效率。

標(biāo)準(zhǔn)測試項目通常包括項目建立、測試需求分析、測試策劃、測試設(shè)計、測試執(zhí)行和測試總結(jié)六個階段的工作內(nèi)容，理想的測試過程應(yīng)按測試的進(jìn)展順序開展各階段的工作，但在工程實踐中，軟件測試的周期短，任務(wù)緊，測試依據(jù)文檔不齊套或文實不一致等問題，導(dǎo)致測試質(zhì)量降低，測試成功升高?；诠ぷ髁鞯能浖y試過程模型建立測試管理系統(tǒng)，可提升如下測試管理工作的效率：

（1）測試項目建立：創(chuàng)建項目名稱及標(biāo)識、狀態(tài)測試資源信息，確定與被測對象有關(guān)的信息，如被測軟件規(guī)模、類型、編程語言、開發(fā)方等信息，便于測試負(fù)責(zé)人對測試項目的跟蹤及測試質(zhì)量評估；

（2）測試需求分析：確定測試需求及其標(biāo)識、需求優(yōu)先級、需求追蹤關(guān)系等，執(zhí)行測試需求評審流程；

（3）測試策劃：確定測試策略、測試組成員、資源、進(jìn)度、風(fēng)險分析等，同時進(jìn)行任務(wù)的人員配置，執(zhí)行測試計劃的評審流程；

（4）測試設(shè)計：設(shè)計測試用例并確定其標(biāo)識，確定用例執(zhí)行順序，執(zhí)行測試說明評審流程；

（5）測試執(zhí)行：記錄測試執(zhí)行數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)，執(zhí)行缺陷處理流程；

（6）測試總結(jié)：整理和分析測試數(shù)據(jù)，執(zhí)行測試報告評審流程。

該模型同樣適用于更改驗證類型的項目，即當(dāng)某一被測軟件對于之前已結(jié)束測試的版本更改不大時進(jìn)行的軟件測試?？赏ㄟ^基于工作流的軟件測試過程模型建立測試管理系統(tǒng)，在其資產(chǎn)庫提取被測軟件的項目數(shù)據(jù)和信息，同時可進(jìn)行變更比對，為測試人員提供驗證的測試用例。

在基于工作流的軟件測試過程模型中，很好的解決了人、組織、系統(tǒng)間的協(xié)同關(guān)系，使得任務(wù)分配、測試人員配置、進(jìn)度控制可協(xié)調(diào)的工作，從而更好的發(fā)揮人員的能動性，使測試工作更有效，測試工作質(zhì)量更高。

4 結(jié)論

本文對典型的軟件測試過程模型進(jìn)行分析，結(jié)合工作流技術(shù)，給出了一種基于工作流的軟件測試過程模型，該模型以任務(wù)分配為核心，使測試過程更符合工程實踐，在保證測試質(zhì)量的同時縮短了測試周期，為深入探討和改進(jìn)軟件測試過程的管理提供了基礎(chǔ)研究。結(jié)合工作流技術(shù)，測試組織在使用工具進(jìn)行測試管理時，可獲得整個測試周期內(nèi)任務(wù)執(zhí)行的過程數(shù)據(jù)，從這些任務(wù)數(shù)據(jù)出發(fā)，不斷分析當(dāng)前過程執(zhí)行的有效性和效率。對工作流數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，將分析結(jié)果用于指導(dǎo)模型的調(diào)整和改進(jìn)，使模型更具可操作性和指導(dǎo)性，實現(xiàn)測試過程持續(xù)改進(jìn)，是本文下一步研究重點。

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