李慶鈺，翟柳，李貞，郝琳

（北華航天工業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000）

0 引 言

近年來，軟件行業(yè)的發(fā)展十分迅速，人們對(duì)軟件質(zhì)量的要求越來越高。為了滿足廣大用戶的需求，在軟件開發(fā)過程中，迭代敏捷開發(fā)模型正在逐步替代傳統(tǒng)的測(cè)試模型，成為當(dāng)下主流的開發(fā)模型。迭代敏捷開發(fā)模型要求軟件在較短的時(shí)間內(nèi)有多個(gè)迭代版本，而如何保證這些版本的質(zhì)量，這就需要測(cè)試人員高效地開展測(cè)試工作。

目前軟件測(cè)試主要有兩種方式：手工測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)試。最初，受限于軟件測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，軟件測(cè)試只能從最簡單的手工測(cè)試做起，軟件手工測(cè)試可以在很大程度上保證軟件的質(zhì)量，但是隨著軟件產(chǎn)品開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，手工測(cè)試將會(huì)消耗大量的人力和物力，此外還十分依賴測(cè)試人員的技術(shù)能力。為了提高軟件的測(cè)試效率，人們開始引入自動(dòng)化測(cè)試，自動(dòng)化測(cè)試主要是借助測(cè)試工具來完成測(cè)試，減少了手工測(cè)試帶來的成本負(fù)擔(dān)。大量的測(cè)試實(shí)踐表明：自動(dòng)化測(cè)試可以有效解決手工測(cè)試中存在的一些難題，首先是資源可以得到高效的利用，其次還可避免重復(fù)性的手工測(cè)試工作，可以在很大程度上縮減軟件測(cè)試的時(shí)間成本，進(jìn)一步提高測(cè)試效率。

雖然當(dāng)前的自動(dòng)化測(cè)試工具發(fā)展十分迅速，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了種類繁多的自動(dòng)化測(cè)試工具（如QTP、selenium、Sikulix 等），每個(gè)自動(dòng)化測(cè)試工具的側(cè)重點(diǎn)不盡相同，但大多數(shù)都是基于關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。此外，現(xiàn)有大部分自動(dòng)化測(cè)試工具無法對(duì)軟件間的通信進(jìn)行測(cè)試。因此，本文針對(duì)軟件測(cè)試的現(xiàn)狀，在現(xiàn)有自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上提出一種基于命令字驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化測(cè)試框架，通過該框架可實(shí)現(xiàn)通信以及UI 界面測(cè)試。

1 自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試是指借助數(shù)據(jù)文件（Excel、文本及yaml 文件等）進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，測(cè)試數(shù)據(jù)全程中無須測(cè)試人員手動(dòng)輸入，主要是借助數(shù)據(jù)文件來驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行測(cè)試腳本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試。這種測(cè)試方式可以將測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試腳本分離，有助于測(cè)試人員實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和腳本的分類管理。一個(gè)測(cè)試腳本可對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試人員可根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)執(zhí)行多個(gè)測(cè)試用例?？梢哉f，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)大大提高了測(cè)試用例的復(fù)用率，降低了軟件測(cè)試的成本。

1.2 關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試

關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)是在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上所做的改進(jìn)與提升，汲取了其將測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試腳本分離的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)基于分離的思想，分別實(shí)現(xiàn)了界面元素與測(cè)試對(duì)象的分離、測(cè)試描述與具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的分離以及數(shù)據(jù)與腳本的分離。通過分離界面控件和測(cè)試對(duì)象，將界面控件抽象并映射成一個(gè)個(gè)的邏輯對(duì)象，當(dāng)界面控件發(fā)生變化時(shí)，只會(huì)影響它們之間的映射關(guān)系，不會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。通過分離具體細(xì)節(jié)和測(cè)試表述，測(cè)試人員在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，只需考慮要進(jìn)行什么測(cè)試以及測(cè)試結(jié)束后可以達(dá)到什么樣的效果，不需要考慮測(cè)試的每一步如何執(zhí)行。通過分離數(shù)據(jù)與腳本，可方便測(cè)試人員后期對(duì)數(shù)據(jù)和腳本的獨(dú)立維護(hù)。這三個(gè)分離是彼此獨(dú)立的，之間的相互影響較小。這種方式相對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)在提高自動(dòng)化測(cè)試效率上更進(jìn)了一步。

1.3 GUI 自動(dòng)化測(cè)試

GUI（圖形用戶界面）自動(dòng)化測(cè)試主要是用來進(jìn)行用戶交互式界面的測(cè)試，驗(yàn)證其界面的各個(gè)功能是否可以達(dá)到預(yù)期要求。測(cè)試人員采用自動(dòng)化測(cè)試工具（如Airtest、sikuli、Selenium 等）編寫測(cè)試腳本，模擬用戶一系列的真實(shí)操作（如點(diǎn)擊、輸入文字以及鍵盤動(dòng)作等），并以此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。執(zhí)行GUI自動(dòng)化測(cè)試的具體步驟主要分為三步：（1）確定具體測(cè)試的目標(biāo)源，對(duì)其進(jìn)行定位；（2）模擬用戶進(jìn)行操作（如鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鼠標(biāo)拖動(dòng)等），借助測(cè)試工具錄制測(cè)試腳本；（3）驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果，運(yùn)行錄制完的測(cè)試腳本，檢查被測(cè)目標(biāo)是否發(fā)生狀態(tài)改變（如界面的跳轉(zhuǎn)等），最后與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較。GUI 自動(dòng)化測(cè)試更加人性化，彌補(bǔ)了關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)在用戶交互式界面測(cè)試中表現(xiàn)出的不足，使自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)更加完善。

2 自動(dòng)化測(cè)試框架研究

2.1 框架的設(shè)計(jì)思路

本測(cè)試框架在自動(dòng)化測(cè)試工具Airtest的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)和圖像識(shí)別技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于命令字驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化測(cè)試框架。Airtest 是網(wǎng)易公司開源的基于圖像識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)試工具。該框架通過抽象UI 界面測(cè)試和通信測(cè)試中的公共方法為命令字，測(cè)試人員通過調(diào)用命令字來執(zhí)行測(cè)試。命令字通俗易懂，測(cè)試人員只需了解命令字的含義即可完成自動(dòng)化測(cè)試腳本的錄制。框架主要從UI 界面和通信測(cè)試兩方面出發(fā)，UI 界面測(cè)試主要是通過對(duì)Airtest 工具底層的API 進(jìn)行封裝，可實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)動(dòng)作、鍵盤動(dòng)作和結(jié)果斷言功能；通信測(cè)試主要是通過抽象通信過程中的常見命令（發(fā)送數(shù)據(jù)、新建設(shè)備等）為關(guān)鍵字，將其進(jìn)一步封裝成函數(shù)供框架調(diào)用。

2.2 框架的整體架構(gòu)

本測(cè)試框架的整體架構(gòu)主要包括測(cè)試腳本編輯器模塊、測(cè)試報(bào)告生成器模塊、測(cè)試控件模塊以及通信設(shè)置模塊四個(gè)模塊，各個(gè)模塊之間各自獨(dú)立但又彼此關(guān)聯(lián)。自動(dòng)化測(cè)試框架架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化測(cè)試框架架構(gòu)圖

其中測(cè)試腳本編輯器模塊主要借助測(cè)試控件和通信設(shè)置兩個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)，腳本編輯語言主要是以Python 語言為主，采用Pytest 單元測(cè)試框架，測(cè)試人員可根據(jù)不同的測(cè)試場(chǎng)景選擇并點(diǎn)擊相應(yīng)的控件，即生成可執(zhí)行的測(cè)試腳本。測(cè)試腳本可單次或批量運(yùn)行。測(cè)試報(bào)告生成器模塊的功能實(shí)現(xiàn)過程為：測(cè)試報(bào)告借助Allure 開源測(cè)試報(bào)告框架，根據(jù)測(cè)試腳本實(shí)時(shí)生成測(cè)試報(bào)告，測(cè)試報(bào)告中包含每一步驟的詳細(xì)操作、截圖以及最后的結(jié)果驗(yàn)證，用戶可通過報(bào)告查看測(cè)試用例的詳細(xì)執(zhí)行情況。測(cè)試控件模塊主要提供界面交互動(dòng)作和測(cè)試結(jié)果斷言兩項(xiàng)功能，其中界面交互動(dòng)作主要包含鍵盤以及鼠標(biāo)動(dòng)作（例如點(diǎn)擊、等待以及輸入文本等），測(cè)試結(jié)果斷言包含數(shù)字文本識(shí)別、圖片匹配、測(cè)試內(nèi)容匹配三部分內(nèi)容。通信設(shè)置模塊主要提供設(shè)備測(cè)試和設(shè)備通信數(shù)據(jù)管理兩項(xiàng)功能，測(cè)試設(shè)備主要是指服務(wù)端設(shè)備，其中設(shè)備之間的通信數(shù)據(jù)以十六進(jìn)制傳輸，設(shè)備及通信數(shù)據(jù)信息以XML 文件的形式存儲(chǔ)在本地。

2.3 框架的執(zhí)行流程

基于命令字驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化測(cè)試框架進(jìn)行測(cè)試主要分為三大步：編輯測(cè)試腳本、運(yùn)行測(cè)試腳本以及測(cè)試結(jié)果生成，具體的測(cè)試過程如圖2所示。

圖2 測(cè)試過程圖

（1）編輯測(cè)試腳本。測(cè)試人員首先根據(jù)項(xiàng)目需求書完成測(cè)試用例的設(shè)計(jì)，然后在項(xiàng)目的根目錄下創(chuàng)建測(cè)試腳本（其中腳本命名以及腳本中的函數(shù)名須以test 開頭），最后根據(jù)測(cè)試用例依次選擇命令字完成測(cè)試腳本的錄制并進(jìn)行保存。

（2）運(yùn)行測(cè)試腳本。測(cè)試腳本編輯完成之后，測(cè)試人員選擇并打開測(cè)試腳本所在的目錄，通過終端命令完成測(cè)試腳本的運(yùn)行。運(yùn)行單個(gè)腳本可通過指定模塊的命令（pytest-vs t 腳本文件名）來實(shí)現(xiàn)；運(yùn)行多個(gè)測(cè)試腳本可通過指定目錄的命令（pytest -vs 目錄）來實(shí)現(xiàn)。

（3）測(cè)試結(jié)果生成。測(cè)試腳本運(yùn)行結(jié)束后，會(huì)在相應(yīng)的目錄下生成測(cè)試報(bào)告和測(cè)試日志文件，測(cè)試報(bào)告以網(wǎng)頁的形式進(jìn)行展示，包含各個(gè)步驟的詳細(xì)記錄和執(zhí)行情況，方便測(cè)試人員及時(shí)查看測(cè)試情況。測(cè)試日志則是以文本的形式進(jìn)行記錄。測(cè)試人員可根據(jù)需要選擇和查看測(cè)試結(jié)果。

3 自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在基于命令字驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化框架的基礎(chǔ)上完成自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的搭建，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)整體 界面如圖3所示。

圖3 自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)整體界面

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)主要分為測(cè)試腳本管理、系統(tǒng)菜單欄、系統(tǒng)工具欄、UI 界面測(cè)試命令字、腳本編輯區(qū)、控制臺(tái)以及通信管理七個(gè)部分。

其中測(cè)試腳本管理模塊位于系統(tǒng)的最左側(cè)，測(cè)試人員可以新增腳本、新建文件夾、刪除腳本、修改腳本以及運(yùn)行、停止目錄中的測(cè)試腳本；系統(tǒng)菜單欄位于系統(tǒng)最頂層，主要包含查看測(cè)試報(bào)告和測(cè)試日志功能；系統(tǒng)工具欄位于系統(tǒng)菜單欄的下方，測(cè)試人員可以截圖，在腳本中插入圖片，保存文件，運(yùn)行或停止編輯區(qū)的測(cè)試腳本；UI 界面測(cè)試命令字位于測(cè)試腳本管理的右側(cè)，主要包含鼠標(biāo)動(dòng)作、鍵盤動(dòng)作、斷言以及等待，其中鼠標(biāo)動(dòng)作有Double Click（雙擊）、Right Click（右擊）、Swipe（滑動(dòng)）等，鍵盤動(dòng)作包含Text（輸入文本）、Keyevent（鍵盤動(dòng)作）等，斷言包含Assert Img（判斷圖片是否相同）、Assert File（判斷文件是否存在）、Assert Ocr（判斷圖片中文字是否一致）等；腳本編輯區(qū)和控制臺(tái)位于系統(tǒng)中間部分，測(cè)試人員在編輯完測(cè)試腳本后可通過控制臺(tái)查看腳本執(zhí)行情況；通信管理位于系統(tǒng)最右側(cè)，主要包含建立連接、Send data（發(fā)送數(shù)據(jù)）、New Device（新建設(shè)備）等命令字。

4 結(jié) 論

本文在研究自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比分析現(xiàn)有的自動(dòng)化測(cè)試工具，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試工具Airtest 在UI 界面上的測(cè)試效果明顯優(yōu)于其他工具，因此選取該工具并結(jié)合本框架的測(cè)試需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于命令字驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化測(cè)試框架，最后在該框架的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可同時(shí)完成UI 界面和通信測(cè)試，有效提高了軟件的自動(dòng)化測(cè)試效率。