48385 (Проектирование процесса тестирования программного обеспечения), страница 2

Проектирование контрольных тестов для программы бинарного поиска не вызывает затруднений. Однако, если программы имеют сложную структуру ветвлений, трудно предсказать, как будет выполняться какой-либо отдельный контрольный тест. В таких случаях используется динамический анализатор программ для составления рабочего профиля программы.

Динамические анализаторы программ – это инструментальные средства, которые работают совместно с компиляторами. Во время компилирования в сгенерированный код добавляются дополнительные инструкции, подсчитывающие, сколько раз выполняется каждый оператор программы. Чтобы при выполнении отдельных контрольных тестов увидеть, какие ветви в программе выполнялись, а какие нет, распечатывается рабочий профиль программы, где видны непроверенные участки [3].

1.5 Тестирование сборки

После того как протестированы все отдельные программные компоненты, выполняется сборка системы, в результате чего создается частичная или полная система. Процесс интеграции системы включает сборку и тестирования полученной системы, в ходе которого выявляются проблемы, возникающие при взаимодействии компонентов. Тесты, проверяющие сборку системы, должны разрабатываться на основе системной спецификации, причем тестирование сборки следует начинать сразу после создания работоспособных версий компонентов системы.

Во время тестирования сборки возникает проблема локализации выявленных ошибок. Между компонентами системы существуют сложные взаимоотношения, и при обнаружении аномальных выходных данных бывает трудно установить источник ошибки. Чтобы облегчить локализацию ошибок, следует использовать пошаговый метод сборки и тестирования системы. Сначала следует создать минимальную конфигурацию системы и ее протестировать. Затем в минимальную конфигурацию нужно добавить новые компоненты и снова протестировать, и так далее до полной сборки системы [2,3,4].

В примере на рисунке 6 последовательность тестов T1, Т2 и ТЗ сначала выполняется в системе, состоящей из модулей А и В (минимальная конфигурация системы). Если во время тестирования обнаружены дефекты, они исправляются. Затем в систему добавляется модуль С. Тесты T1, T2 и ТЗ повторяются, чтобы убедиться, что в новой системе нет никаких неожиданных взаимодействий между модулями А и В. Если в ходе тестирования появились какие-то проблемы, то, вероятно, они возникли во взаимодействиях с новым модулем С. Источник проблемы локализован, таким образом упрощается определение дефекта и его исправление. Затем система запускается с тестами Т4. На последнем шаге добавляется модуль D и система тестируется еще раз выполняемыми ранее тестами, а затем новыми тестами Т5 [3,4].

Рисунок 6 – Тестирование сборки

Конечно, на практике редко встречаются такие простые модели. Функции системы могут быть реализованы в нескольких компонентах. Тестирование новой функции, таким образом, требует интеграции сразу нескольких компонентов. В этом случае тестирование может выявить ошибки во взаимодействиях между этими компонентами и другими частями системы. Исправление ошибок может оказаться сложным, так как в данном случае ошибки влияют на целую группу компонентов, реализующих конкретную функцию. Более того, при интеграции нового компонента может измениться структура взаимосвязей между уже протестированными компонентами. Вследствие этого могут выявиться ошибки, которые не были выявлены при тестировании более простой конфигурации [2-4].

1.6 Нисходящее и восходящее тестирование

Методики нисходящего и восходящего тестирования (рисунок 7) отражают разные подходы к системной интеграции. При нисходящей интеграции компоненты высокого уровня интегрируются и тестируются еще до окончания их проектирования и реализации. При восходящей интеграции перед разработкой компонентов более высокого уровня сначала интегрируются и тестируются компоненты нижнего уровня [2].

Нисходящее тестирование является неотъемлемой частью процесса нисходящей разработки систем, при котором сначала разрабатываются компоненты верхнего уровня, а затем компоненты, находящиеся на нижних уровнях иерархии. Программу можно представить в виде одного абстрактного компонента с субкомпонентами, являющимися заглушками. Заглушки имеют такой же интерфейс, что и компонент, но с ограниченной функциональностью. После того как компонент верхнего уровня запрограммирован и протестирован, таким же образом реализуются и тестируются его субкомпоненты. Процесс продолжается до тех пор, пока не будут реализованы компоненты самого нижнего уровня. Затем вся система тестируется целиком [2-4].

Рисунок 7 – Нисходящее и восходящее тестирование

При восходящем тестировании, наоборот, сначала интегрируются и тестируются модули, расположенные на более низких уровнях иерархии. Затем выполняется сборка и тестирование модулей, расположенных на верхнем уровне иерархии, и так до тех пор, пока не будет протестирован последний модуль. При таком подходе не требуется наличие законченного архитектурного проекта системы, и поэтому он может начинаться на раннем этапе процесса разработки. Обычно такой подход применяется тогда, когда в системе есть повторно используемые компоненты или модифицированные компоненты из других систем[2,3].

Нисходящее и восходящее тестирование можно сравнить по четырем направлениям.

1. Верификация и аттестация системной архитектуры. При нисходящем тестировании больше возможностей выявить ошибки в архитектуре системы на раннем этапе процесса разработки. Обычно это структурные ошибки, раннее выявление которых предполагает их исправление без дополнительных затрат. При восходящем тестировании структура высокого уровня не утверждается вплоть до последнего этапа разработки системы.

2. Демонстрация системы. При нисходящей разработке незаконченная система вполне пригодна для работы уже на ранних этапах разработки. Этот факт является важным психологическим стимулом использования нисходящей модели разработки систем, поскольку демонстрирует осуществимость управления системой. Аттестация проводится в начале процесса тестирования путем создания демонстрационной версии системы. Но если система создается из повторно используемых компонентов, то и при восходящей разработке также можно создать ее демонстрационную версию.

3. Реализация тестов. Нисходящее тестирование сложно реализовать, так как необходимо моделировать программы-заглушки нижних уровней. Программы-заглушки могут быть упрощенными версиями представляемых компонентов. При восходящем тестировании для того, чтобы использовать компоненты нижних уровней, необходимо разработать тестовые драйверы, которые эмулируют окружение компонента в процессе тестирования.

4. Наблюдение за ходом испытаний. При нисходящем и восходящем тестировании могут возникать проблемы, связанные с наблюдениями за ходом тестирования. В большинстве систем, разрабатываемых сверху вниз, более верхние уровни системы, которые реализованы первыми, не генерируют выходные данные, однако для проверки этих уровней нужны какие-либо выходные результаты. Испытатель должен создать искусственную среду для генерации результатов теста. При восходящем тестировании также может возникнуть необходимость в создании искусственной среды (тестовых драйверов) для исследования компонентов нижних уровней [2-4].

На практике при разработке и тестировании систем чаще всего используется композиция восходящих и нисходящих методов. Разные сроки разработки для разных частей системы предполагают, что группа, проводящая тестирование и интеграцию, должна работать с каким-либо готовым компонентом. Поэтому во время процесса тестирования сборки в любом случае необходимо разрабатывать как заглушки, так и тестовые драйверы [3,4,5].

1.7 Тестирование интерфейсов

Как правило, тестирование интерфейса выполняется в тех случаях, когда модули или подсистемы интегрируются в большие системы. Каждый модуль или подсистема имеет заданный интерфейс, который вызывается другими компонентами системы. Цель тестирования интерфейса – выявить ошибки, возникающие в системе вследствие ошибок в интерфейсах или неправильных предположений об интерфейсах.

Схема тестирования интерфейса показана на рисунке 8. Стрелки в верхней части схемы означают, что контрольные тесты применяются не к отдельным компонентам, а к подсистемам, полученным в результате комбинирования этих компонентов.

Данный тип тестирования особенно важен в объектно-ориентированном проектировании, в частности при повторном использовании объектов и классов объектов. Объекты в значительной степени определяются с помощью интерфейсов и могут повторно использоваться в различных комбинациях с разными объектами и в разных системах. Во время тестирования отдельных объектов невозможно выявить ошибки интерфейса, так как они являются скорее результатом взаимодействия между объектами, чем изолированного поведения одного объекта [4].

Рисунок 8 – Тестирование интерфейсов

Между компонентами программы могут быть разные типы интерфейсов и соответственно разные типы ошибок интерфейсов [4,5].

1. Параметрические интерфейсы. Интерфейсы, в которых ссылки на данные и иногда функции передаются в виде параметров от одного компонента к другому.

2. Интерфейсы разделяемой памяти. Интерфейсы, в которых какой-либо блок памяти совместно используется разными подсистемами. Одна подсистема помещает данные в память, а другие подсистемы используют эти данные.

3. Процедурные интерфейсы. Интерфейсы, в которых одна подсистема инкапсулирует набор процедур, вызываемых из других подсистем. Такой тип интерфейса имеют объекты и абстрактные типы данных.

4. Интерфейсы передачи сообщений. Интерфейсы, в которых одна подсистема запрашивает сервис у другой подсистемы посредством передачи ей сообщения. Ответное сообщение содержит результаты выполнения сервиса. Некоторые объектно-ориентированные системы имеют такой тип интерфейсов; например, так работают системы клиент/сервер [4,5].

Ошибки в интерфейсах являются наиболее распространенными типами ошибок в сложных системах [2] и делятся на три класса.

1. Неправильное использование интерфейсов. Компонент вызывает другой компонент и совершает ошибку при использовании его интерфейса. Данный тип ошибки особенно распространен в параметрических интерфейсах; например, параметры могут иметь неправильный тип, следовать в неправильном порядке или же иметь неверное количество параметров.

2. Неправильное понимание интерфейсов. Вызывающий компонент, в который заложена неправильная интерпретация спецификации интерфейса вызываемого компонента, предполагает определенное поведение этого компонента. Если поведение вызываемого компонента не совпадает с ожидаемым, поведение вызывающего компонента становится непредсказуемым. Например, если программа бинарного поиска вызывается для поиска заданного элемента в неупорядоченном массиве, то в работе программы произойдет сбой.

3. Ошибки синхронизации. Такие ошибки встречаются в системах реального времени, где используются интерфейсы разделяемой памяти или передачи сообщений. Подсистема – производитель данных и подсистема – потребитель данных могут работать с разной скоростью. Если при проектировании интерфейса не учитывать этот фактор, потребитель может, например, получить доступ к устаревшим данным, потому что производитель к тому моменту еще не успел обновить совместно используемые данные [3-5].

Тестирование дефектов интерфейсов сложно, поскольку некоторые ошибки могут проявиться только в необычных условиях. Например, пусть некий объект реализует очередь в виде структуры списка фиксированного размера. Вызывающий его объект при вводе очередного элемента не проверяет переполнение очереди, так как предполагает, что очередь реализована как структура неограниченного размера. Такую ситуацию можно обнаружить только во время выполнения специальных тестов: специально вызывается переполнение очереди, которое приводит к непредсказуемому поведению объекта [3-5].