CN102968368A - 一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，采用可以重用的场景模式，在面对大量嵌入式系统需求时，通过对被测系统需求进行建模并划分到不同的场景模式，依据场景模式构建测试场景的状态图，能够以较快的方式设计、生成和修改软件测试用例，提高了测试用例的可重用性，实现对嵌入式系统的有效测试。

Description

一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法

技术领域

本发明属于计算机信息处理技术领域，具体涉及一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法。 

背景技术

在软件测试过程中，测试用例的设计与生成往往是软件测试的关键与难点。对于嵌入式软件测试，被测软件一般具有实时性、并发性等特点，测试用例设计与生成时需要考虑这些特点，有针对性的进行设计。目前，基于场景的测试方法成为软件测试领域的研究热点。美国亚利桑那州大学的W.T Tsai等人提出了基于场景模型的面向对象测试框架，使用场景生成工具产生测试场景，还提出了积极测试、消极测试、测试切片、分割测试等测试技术。瑞士苏黎世大学的J.Ryser等人提出了基于场景的软件验证和测试方法SCENT（A Method forSCENario-Based Validation and Test of Software），在分析阶段创建场景，将场景形式化为状态图，通过对状态图添加注释为测试用例的生成提供有用信息，注释的内容包括前置条件、后置条件，数据范围等，通过路径遍历状态图产生测试用例。美国奥本大学的K.H CHANG等人提出基于形式化规范和使用剖面的测试场景生成方法，该方法使用Object-Z形式化语言描述软件需求，使用状态转换图对系统的动态行为建模，通过在状态转换图上添加概率信息来反映使用剖面，将需求规范转换为状态转换图，然后根据状态转换图生成测试场景。 

测试用例是为验证程序是否符合特定系统需求而开发的测试输入、执行条件和预期结果的集合。系统需求通常采用自然语言描述，需要以更加规范的方式进行表达。很大部分的嵌入式软件系统为反应式系统，适合采用基于状态的模型进行描述。ACDATE模型比较适合对基于状态的反应式系统进行建模，可以分析系统需求并构造场景描述，ACDATE模型主要采用Actor、Condition、Data、Action、Timing、Event六个模型元素进行描述系统需求，如图1所示。 

模型元素Actor：用于表示场景中的物理实体或概念实体（如人、设备或访问账号等），当接受到外部事件时能够初始化并执行相应行为。 

模型元素Condition：用于表示场景中的状态或判定条件，包括pre-condition（前置条件/状态）和post-condition（后置条件/状态）。 

模型元素Data：表示场景中用于计算或处理过程的变量或常量信息，可以是字符串、文 本消息、图像、声音或视频流等。 

模型元素Action：用于表示场景中的改变状态的操作过程。该操作过程在满足前置条件和触发事件时执行。典型的Action应该是简单的原子操作，如变量赋值、调用方法、创建对象、产生返回事件或输出数据等。在面向对象的设计模型中，一个方法就是一个Action。 

模型元素Timing：用于描述场景中的其他元素的时间属性。在Action中的时间约束包括最小延迟时间、最后截至时间、最大间隔时间等，在Event中的时间约束包括最小延迟时间、最大延迟时间等。 

模型元素Event：用于描述场景中由系统对象产生或影响而发生的事件，一般会触发Action，可以是外部激励（如输入数据、外部行为）、方法调用、消息、时序事件等。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，采用可以重用的场景模式，在面对大量嵌入式系统需求时，通过对被测系统需求进行建模并划分到不同的场景模式，依据场景模式构建测试场景的状态图，能够以较快的方式设计、生成和修改软件测试用例，提高了测试用例的可重用性，实现对嵌入式系统的有效测试。 

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案： 

一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：构建场景树； 

步骤2：构建场景状态图； 

步骤3：生成测试用例。 

所述步骤1中，通过分析被测系统构建场景，进而构建场景树，所述场景树的结构采用分级方式进行管理。 

所述被测系统为场景树的根节点，所述场景树的叶子节点为原子场景，每个分支看成是对被测系统需求的进一步分解，每个分支代表被测系统的一部分相关需求（如功能相关，数据相关或时间特性相关等）。原子场景代表了系统的一个最小的功能点，原子场景是不可再分和独立可测的。所述原子场景通过顺序、条件、并发或循环控制结构联系在一起组成子场景，所述子场景组成复合场景，复合场景是系统级场景，代表了被测软件系统的一个功能包，反映了系统更高层面的功能集合。 

所述步骤2包括以下步骤： 

步骤2-1：分析所述场景； 

步骤2-2：划分场景的运行模式； 

步骤2-3：生成相应的场景状态图。 

所述场景的运行模式包括基础场景模式、事件场景模式、时间-事件场景模式、回溯场景模式、命令-响应场景模式和时间间隔事件场景模式。 

所述步骤3包括以下步骤： 

步骤3-1：对所述场景状态图中的路径进行遍历； 

步骤3-2：结合覆盖准则获取相应执行过程中的控制流、数据流和分支节点的状态条件； 

步骤3-3：确定每条路径所需的输入数据，生成测试用例。 

所述覆盖准则包括节点覆盖准则、迁移边覆盖准则和逻辑路径覆盖准则。 

所述节点覆盖准则中，每个节点至少执行一次；节点覆盖准则是比较容易满足的覆盖准则，需要设计和生成的测试用例数量也比较少。 

所述迁移边覆盖准则中，每个迁移至少激活一次；迁移边覆盖准则也是比较容易满足的覆盖准则，需要设计和生成的测试用例数量也不会太大。 

所述逻辑路径覆盖准则中，所有分支路径都至少执行一次，覆盖从初始节点到终止节点的每条独立路径；对于循环可以考虑执行0次和1次的情况，既保证测试的相对完备性，又可以避免较大的冗余。场景模型描述了系统行为在不同条件激励下的反应。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，采用可以重用的场景模式，在面对大量嵌入式软件系统需求时，通过对被测系统需求进行建模并划分到不同的场景模式，依据场景模式构建测试场景的状态图，能够以较快的方式设计、生成和修改软件测试用例，提高了测试用例的可重用性，实现对嵌入式软件的有效测试，方法简单，易执行。 

附图说明

图1是现有技术中ACDATE模型示意图； 

图2是基础场景模式示意图； 

图3是事件场景模式示意图； 

图4是时间-事件场景模式示意图； 

图5是回溯场景模式示意图； 

图6是命令-响应场景模式示意图； 

图7是时间间隔事件场景模式示意图； 

图8是基础场景模式对应的场景状态图； 

图9是事件场景模式对应的场景状态图； 

图10是时间-事件场景模式对应的场景状态图； 

图11是回溯场景模式对应的场景状态图； 

图12是命令-响应场景模式对应的场景状态图； 

图13是时间间隔事件场景模式对应的场景状态图； 

图14是本发明实施例中“密码验证”遍历场景状态图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 

本发明提供一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：构建场景树； 

步骤2：构建场景状态图； 

步骤3：生成测试用例。 

所述步骤1中，通过分析被测系统构建场景，进而构建场景树，所述场景树的结构采用分级方式进行管理。 

所述被测系统为场景树的根节点，所述场景树的叶子节点为原子场景，每个分支看成是对被测系统需求的进一步分解，每个分支代表被测系统的一部分相关需求（如功能相关，数据相关或时间特性相关等）。原子场景代表了系统的一个最小的功能点，原子场景是不可再分和独立可测的。所述原子场景通过顺序、条件、并发或循环控制结构联系在一起组成子场景，所述子场景组成复合场景，复合场景是系统级场景，代表了被测软件系统的一个功能包，反映了系统更高层面的功能集合。 

所述步骤2包括以下步骤： 

步骤2-1：分析所述场景； 

步骤2-2：划分场景的运行模式，如图2-图7； 

步骤2-3：生成相应的场景状态图，如图8-13。 

场景的运行模式包括基础场景模式、事件场景模式、时间-事件场景模式、回溯场景模式、命令-响应场景模式和时间间隔事件场景模式。 

所述步骤3包括以下步骤： 

步骤3-1：对所述场景状态图中的路径进行遍历； 

步骤3-2：结合覆盖准则获取相应执行过程中的控制流、数据流和分支节点的状态条件； 

步骤3-3：确定每条路径所需的输入数据，生成测试用例。 

所述覆盖准则包括节点覆盖准则、迁移边覆盖准则和逻辑路径覆盖准则。 

所述节点覆盖准则中，每个节点至少执行一次；节点覆盖准则是比较容易满足的覆盖准则，需要设计和生成的测试用例数量也比较少。 

所述迁移边覆盖准则中，每个迁移至少激活一次；迁移边覆盖准则也是比较容易满足的覆盖准则，需要设计和生成的测试用例数量也不会太大。 

所述逻辑路径覆盖准则中，所有分支路径都至少执行一次，覆盖从初始节点到终止节点的每条独立路径；对于循环可以考虑执行0次和1次的情况，既保证测试的相对完备性，又可以避免较大的冗余。场景模型描述了系统行为在不同条件激励下的反应。 

实施例1 

如图14，为说明遍历场景状态图的嵌入式软件测试用例设计与生成方法，设计一个ATM系统“密码验证”测试场景，利用测试用例设计与生成方法，得到测试路径序列，生成测试用例。 

下面给出了ATM系统“密码验证”测试执行路径生成方法： 

1）首先查找场景状态图中的开始节点，将开始节点放入到一个堆栈结构中，记录开始节点为当前节点。 

2）查找当前节点的直接后继节点，按照深度优先方法进行遍历，如当前节点有多个直接后继节点，也就是有多条输出路径，选择一个尚未访问的路径，将该路径及目标节点加入到堆栈结构并将该路径标记为已访问，将该目标节点记录为当前节点；如当前节点只有一个直接后继节点，即只有一条输出路径，则直接将该路径及目标节点加入到堆栈结构，将目标节点记录为当前节点。 

3）重复步骤2），直到当前节点没有后继节点。此时，从堆栈结构的栈底到栈顶的所有节点和路径信息就是一个测试场景的路径信息。 

4）从堆栈结构中依次弹出节点和路径，如当前栈顶对象是节点且有尚未访问的输出路径，则转到步骤2）、3)处理，直到弹出堆栈结构中的所有对象为止，就完成了所有测试场景路径的遍历。 

应用上述的步骤，得到测试路径序列：{t1，t6}，{t1，t2，t3，t7}，{t1，t2，t5，t8}， {t1，t2，t4，t2，t3，t7}。 

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (8)

1.一种遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：构建场景树；

步骤2：构建场景状态图；

步骤3：生成测试用例。

2.根据权利要求1所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述步骤1中，通过分析被测系统构建场景，进而构建场景树，所述场景树的结构采用分级方式进行管理。

3.根据权利要求2所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述被测系统为场景树的根节点，所述场景树的叶子节点为原子场景，所述原子场景通过顺序、条件、并发或循环控制结构联系在一起组成子场景，所述子场景组成复合场景。

4.根据权利要求1所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：分析所述场景；

步骤2-2：划分场景的运行模式；

步骤2-3：生成相应的场景状态图。

5.根据权利要求4所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述场景的运行模式包括基础场景模式、事件场景模式、时间-事件场景模式、回溯场景模式、命令-响应场景模式和时间间隔事件场景模式。

6.根据权利要求1所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：对所述场景状态图中的路径进行遍历；

步骤3-2：结合覆盖准则获取相应执行过程中的状态条件；

步骤3-3：确定每条路径所需的输入数据，生成测试用例。

7.根据权利要求6所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述覆盖准则包括节点覆盖准则、迁移边覆盖准则和逻辑路径覆盖准则。

8.根据权利要求7所述的遍历场景状态图的嵌入式测试用例设计与生成方法，其特征在于：所述节点覆盖准则中，每个节点至少执行一次；所述迁移边覆盖准则中，每个迁移至少激活一次；所述逻辑路径覆盖准则中，所有分支路径都至少执行一次，覆盖从初始节点到终止节点的每条独立路径。

Images