CN104063326A - 一种用于软件测试数据分析的示波器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软件测试数据分析装置和方法，主要用于软件白盒测试，具体涉及一种用于软件测试数据分析的示波器及方法。包括：代码运行监控装置、测试信息传递装置、运行状态分析装置、运行状况显示装置。因此，本发明具有如下优点：1.将软件运行状态以波形的形式呈现，能反映软件运行的实时状态；2.通过不同的探针植入单元进行插桩操作，从而能监控软件执行中的每一个动作，给予测试人员更清晰准确的数据支持；3.只对有限的程序结构进行插桩，减少程序的膨胀性，提高效率。

Description

一种用于软件测试数据分析的示波器及方法

技术领域

本发明涉及一种软件测试数据分析装置和方法，主要用于软件白盒测试，具体涉及一种用于软件测试数据分析的示波器及方法。

背景技术

白盒测试又称结构测试或逻辑驱动测试，是把测试对象看作一个打开的盒子。利用白盒测试法进行动态测试时，需要测试软件产品的内部结构和处理过程，不需测试软件产品的功能。

白盒测试全面了解程序内部逻辑结构，对所有逻辑路径进行测试，是穷举路径测试。在使用这一方案时，测试者必须检查程序的内部结构，从检查程序的逻辑着手，得出测试数据。由于贯穿程序的独立路径巨大，所以白盒测试是工作量巨大并且枯燥的工作。但是目前的白盒测试工作存在以下问题：

1.人为因素影响较大，测试的主观性较强。目前的测试领域中对软件测试做功能测试时，软件运行的内部状态，软件执行的每一个动作，主要靠测试人员的经验判断。并且测试人员在做测试时具有盲目性和不确定性的缺陷，没有额外的工具来支持测试人员对于整个工程的运行状态参照，从而使得测试的主观性较强。

2.测试进程和结果不直观，测试效率低下。对于软件执行过程中的异常运行动作往往凭经验分析，造成成本、时间的增加，在软件出现异常时不能直观、准确的捕捉到，并且由于开发人员与测试人员之间的信息鸿沟，导致在测试人员在测试时对于错误不能迅速判定并定位，进而造成时间和精力的浪费。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的“人为因素影响较大，测试的主观性较强”以及“测试进程和结果不直观，异常信息难以捕捉”等技术问题，提供了一种用于软件测试数据分析的示波器及方法。采用示波器及方法，能够监控软件执行中的每一个动作，反映软件运行的实时状态，从而给予测试人员更清晰准确的数据支持。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于软件测试数据分析的示波器，包括：

代码运行监控装置，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；

测试信息传递装置，将所述代码运行监控装置记录的探针运行信息传递至运行状态分析装置；

运行状态分析装置，分析接收到的探针运行信息并生成波形信号；

运行状况显示装置，显示运行状态分析装置生成的波形信号；

所述代码运行监控装置包括：用于对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针的插桩模块；分析并记录所述探针的运行信息的信息记录模块；其中，所述插桩模块进一步包括：

起始探针植入单元，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针；

条件探针植入单元，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；

结束探针植入单元，在待测试程序代码的结束语句前插入探针；

所述运行状态分析装置包括：

信息统计模块，接收所述信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内所述待测试程序代码中代码单元运行次数；

波形生成模块，以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，生成波形。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的示波器，所述信息统计模块统计的代码单元包括：块级代码单元、条件级单元、函数级单元中的一种或多种；

所述信息记录模块记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种；其中：所述块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；所述条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态；

所述信息统计模块包括：块级统计单元，统计单位时间内接收到的块运行消息次数，并将所述块运行消息次数作为块级代码单元运行次数；条件级统计单元，统计单位时间内接收到的条件级运行消息次数，并将所述条件级运行消息次数作为条件级代码单元运行次数；函数级统计单元，统计单位时间内接收到的所述块运行消息对应的程序块是函数入口的次数，并将该次数作为函数代码单元运行次数；

所述波形生成模块根据不同类型的代码单元运行次数分别生成：块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的示波器，所述信息统计模块以每0.5秒为一个时间单位，统计所述时间单位内的代码单元运行次数；所述波形生成模块以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，并且每0.5秒向右移动一个时间单位，从而形成波形图。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的示波器，所述信息传递装置基于ZMQ消息队列实现。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的示波器，所述运行状态分析装置还包括记录代码运行监控装置当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息的现场记录模块；所述运行状况显示装置还包括当程序死锁或者崩溃时显示所述现场记录模块保存的函数信息的函数显示模块。

一种用于软件测试数据分析的方法，包括：

一个探针植入步骤，对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针，所述探针植入步骤进一步包括：

起始探针植入子步骤，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针；其中，顺序代码表示该段代码不会出现执行上的分支；

条件探针植入子步骤，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；

结束探针植入子步骤，在待测试程序代码的结束语句前插入探针；

一个代码运行监控步骤，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；

一个运行状态分析步骤，分析代码运行监控步骤记录的探针运行信息并生成相应波形信号；所述运行状态分析步骤进一步包括：

信息统计子步骤，接收信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内所述待测试程序代码中代码单元运行次数；

波形生成子步骤，以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，生成波形。

一个运行状况显示步骤，显示运行状态分析步骤生成的波形信号。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的方法，所述信息统计子步骤中的所述代码单元包括块级、条件级、函数级中的一种或多种；

所述代码运行监控步骤中记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种；其中：所述块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；所述条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态；

所述信息统计子步骤统计单位时间内接收到的块运行消息次数N1、条件级运行消息次数N2，所接收到的块运行消息对应的程序块是函数入口的次数N3，并将N1、N2、N3分别作为块级代码单元运行次数、条件级代码单元运行次数、函数级代码单元运行次数；

所述波形生成子步骤根据代码单元运行次数分别生成块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

优化的，上述的一种用于软件测试数据分析的方法，

所述运行状态分析步骤还记录代码运行监控步骤当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息；

所述运行状况显示步骤在程序死锁或者崩溃时，显示所述运行状态分析步骤保存的函数信息。

因此，本发明具有如下优点：1.将软件运行状态以波形的形式呈现，能反映软件运行的实时状态；2.通过不同的探针植入单元进行插桩操作，从而能监控软件执行中的每一个动作，给予测试人员更清晰准确的数据支持；3.只对有限的程序结构进行插桩，减少程序的膨胀性，提高效率。

附图说明

图1为本发明的示波器结构图。

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，一种用于软件测试数据分析的示波器，包括：

代码运行监控装置，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；测试信息传递装置，基于ZMQ消息队列将所述代码运行监控装置记录的探针运行信息传递至运行状态分析装置；运行状态分析装置，分析接收到的探针运行信息并生成波形信号；运行状况显示装置，显示运行状态分析装置生成的波形信号；

代码运行监控装置包括插桩模块、信息记录模块。插桩模块用于对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针；信息记录模块分析并记录所述探针的运行信息；该插桩模块进一步包括：起始探针植入单元，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针，其中顺序代码表示该段代码不会出现执行上的分支；条件探针植入单元，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；结束探针植入单元，在待测试程序代码的结束语句前插入探针。

由于起始探针植入单元的目的是判断是否执行到，不代表整个语句结构全部执行，因此只有在结束探针植入单元植入的探针也被执行时才能判定整个语句结构被完全执行。

运行状态分析装置包括：信息统计模块，接收所述信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内所述待测试程序代码中代码单元运行次数；波形生成模块，以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，生成波形。

现场记录模块，记录代码运行监控装置当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息的；运行状况显示装置还包括当程序死锁或者崩溃时显示现场记录模块保存的函数信息的函数显示模块。

本实施例中，信息统计模块统计的代码单元包括：块级代码单元、条件级单元、函数级单元中的一种或多种；其中，块级是指代码块，代码块的生成是为了描述程序的逻辑结构，用来表述类、函数、全局变量、静态变量的结构关系和实现对程序的动态绑定。将程序分为一组代码块，每一段的代码中第一条语句被执行时，本段代码都被执行一次。代码块遵循的分块原则为程序(函数)的开始处、控制语句的开始处、控制语句体、程序(函数)的结束处(即连接处)、不可见的分支处。条件是指if、switch、for、while等语句中条件表达式包含的每一个条件、条件组合和整个的判定。函数是从块信息中得到的一个函数入口信息，函数在代码分析时被分为一组代码块，这一组代码块包括函数入口块、函数结束块、控制块等等类型，根据块信息的块类型，即可判断出，该块信息的输入哪一个函数，并且以入口块的执行次数作为函数执行次数的统计标准。

信息记录模块记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种。块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；其格式为：文件ID+空格+块索引+空格+版本序号+空格+块执行次数。条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态。条件是指if、switch、for、while等语句中条件表达式包含的每一个条件、条件组合和整个的判定，如if((a＝＝b&&c＝＝d)||e＝＝0)中，条件信息包括，a＝＝b,c＝＝d,(a＝＝b&&c＝＝d),e＝＝0,(a＝＝b&&c＝＝d)||e＝＝0，以及他们在每次执行时的结果组成，共5个条件信息。条件运行消息格式为：文件ID+空格+条件ID+空格+执行结果+空格+版本序号+空格+执行次数。

信息统计模块以每0.5秒为一个时间单位，统计时间单位内的代码单元运行次数；该信息统计模块进一步包括：块级统计单元，统计单位时间内接收到的块运行消息次数，并将所述块运行消息次数作为块级代码单元运行次数；条件级统计单元，统计单位时间内接收到的条件级运行消息次数，并将所述条件级运行消息次数作为条件级代码单元运行次数；函数级统计单元，统计单位时间内接收到的所述块运行消息对应的程序块是函数入口的次数，并将该次数作为函数代码单元运行次数；

波形生成模块根据不同类型的代码单元运行次数分别生成：块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

其中，信息统计模块以每0.5秒为一个时间单位，统计所述时间单位内的代码单元运行次数；所述波形生成模块以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，并且每0.5秒向右移动一个时间单位，从而形成波形图。

采用上述结构后，本实施例可以使用图2所示的步骤对软件测试数据进行分析包括：

一个探针植入步骤，对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针，探针植入步骤进一步包括：

起始探针植入子步骤，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针；

条件探针植入子步骤，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；

结束探针植入子步骤，在待测试程序代码的结束语句前插入探针；

一个代码运行监控步骤，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；

一个运行状态分析步骤，分析代码运行监控步骤记录的探针运行信息并生成相应波形信号；该运行状态分析步骤进一步包括：

信息统计子步骤，接收信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内待测试程序代码中代码单元运行次数；

波形生成子步骤，以横坐标为时间，纵坐标为代码单元运行次数，生成波形。

一个运行状况显示步骤，显示运行状态分析步骤生成的波形信号。

其中，信息统计子步骤中统计的代码单元包括块级、条件级、函数级中的一种或多种；

代码运行监控步骤中记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种；其中：所述块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；所述条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态；

信息统计子步骤统计单位时间内接收到的块运行消息次数N1、条件级运行消息次数N2，所接收到的块运行消息对应的程序块是函数入口的次数N3，并将N1、N2、N3分别作为块级代码单元运行次数、条件级代码单元运行次数、函数级代码单元运行次数；

波形生成子步骤根据代码单元运行次数分别生成块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

其中，运行状态分析步骤还记录代码运行监控步骤当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息；

其中，运行状况显示步骤在程序死锁或者崩溃时，显示所述运行状态分析步骤保存的函数信息。

采用上述结构后，可以通过示波器的波形进行以下观察：

查看程序运行状态：当示波器出现一根横线时，说明程序停止运行或者出现异常崩溃；当示波器心电图出现很高的波峰时，说明程序在高频率运行如出现很低的波谷时，说明程序在低速运行，或者有可能潜在的并发性问题以及瓶颈，这有利于测试人员通过示波器的跳动来观察程序的整体运行状况，而不是以前黑盒测试那样，只能凭借测试人员的经验来分析。

程序运行现场恢复：在运行状况显示装置中，可以通过函数显示模块看到最近的函数运行堆栈，当程序死锁或者崩溃时，可以显示奔溃前50个函数信息，记录详尽错误现场，这有利于抓住很难复现的程序错误的执行场景，大大缩短了测试人员和开发人员排查这些错误的时间。

程序异常定位：当测试同一个用例时，测试人员可以通过示波器的跳动规律进行查看，保证跳动规律精确一致，当出现不同时，测试人员可以通过函数显示模块进行快速的定位以便排查。

程序性能分析：应用性能的查看，通常被测程序运行的硬件环境配置越高，示波器显示的图形所处区域也更高，这有利于测试人员在多环境中测试时，分析程序的兼容性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种用于软件测试数据分析的示波器，包括：

代码运行监控装置，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；

测试信息传递装置，将所述代码运行监控装置记录的探针运行信息传递至运行状态分析装置；

运行状态分析装置，分析接收到的探针运行信息并生成波形信号；

运行状况显示装置，显示运行状态分析装置生成的波形信号；

其特征在于，所述代码运行监控装置包括：用于对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针的插桩模块；分析并记录所述探针的运行信息的信息记录模块；其中，所述插桩模块进一步包括：

起始探针植入单元，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针；

条件探针植入单元，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；结束探针植入单元，在待测试程序代码的结束语句前插入探针；

所述运行状态分析装置包括：

信息统计模块，接收所述信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内所述待测试程序代码中代码单元运行次数；

波形生成模块，以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，生成波形。

2.根据权利要求1所述的一种用于软件测试数据分析的示波器，其特征在于，所述信息统计模块统计的代码单元包括：块级代码单元、条件级单元、函数级单元中的一种或多种；

所述信息记录模块记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种；其中：所述块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；所述条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态；

所述信息统计模块包括：块级统计单元，统计单位时间内接收到的块运行消息次数，并将所述块运行消息次数作为块级代码单元运行次数；条件级统计单元，统计单位时间内接收到的条件级运行消息次数，并将所述条件级运行消息次数作为条件级代码单元运行次数；函数级统计单元，统计单位时间内接收到的所述块运行消息对应的程序块是函数入口的次数，并将该次数作为函数代码单元运行次数；

所述波形生成模块根据不同类型的代码单元运行次数分别生成：块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种用于软件测试数据分析的示波器，其特征在于，所述信息统计模块以每0.5秒为一个时间单位，统计所述时间单位内的代码单元运行次数；所述波形生成模块以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，并且每0.5秒向右移动一个时间单位，从而形成波形图。

4.根据权利要求1所述的一种用于软件测试数据分析的示波器，其特征在于，所述信息传递装置基于ZMQ消息队列实现。

5.根据权利要求1所述的一种用于软件测试数据分析的示波器，其特征在于，

所述运行状态分析装置还包括记录代码运行监控装置当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息的现场记录模块；

所述运行状况显示装置还包括当程序死锁或者崩溃时显示所述现场记录模块保存的函数信息的函数显示模块。

6.一种用于软件测试数据分析的方法，包括：

一个探针植入步骤，对待测试代码进行词法分析和语法分析并且在待测试程序代码的程序结构中植入探针，所述探针植入步骤进一步包括：

起始探针植入子步骤，在待测试程序代码的顺序代码块开始处插入探针；

条件探针植入子步骤，在待测试程序代码的判断条件语句以及判断条件组合语句处插入探针；

结束探针植入子步骤，在待测试程序代码的结束语句前插入探针；

一个代码运行监控步骤，调用测试用例执行被植入探针的待测试程序代码并记录所述探针的运行信息；

一个运行状态分析步骤，分析代码运行监控步骤记录的探针运行信息并生成相应波形信号；所述运行状态分析步骤进一步包括：

信息统计子步骤，接收信息记录模块记录的探针运行信息，根据所述探针运行信息统计单位时间内所述待测试程序代码中代码单元运行次数；

波形生成子步骤，以横坐标为时间，纵坐标为所述代码单元运行次数，生成波形。

一个运行状况显示步骤，显示运行状态分析步骤生成的波形信号。

7.根据权利要求6所述的一种用于软件测试数据分析的方法，其特征在于，所述信息统计子步骤中的所述代码单元包括块级、条件级、函数级中的一种或多种；

所述代码运行监控步骤中记录的探针运行信息包括：块运行消息、条件运行消息中的一种或多种；其中：所述块运行消息记录待测试程序代码中程序块的运行状态；所述条件运行消息记录待测试程序代码中条件表达式包含的单个条件运行状态以及所述单个条件的各种组合的运行状态；

所述信息统计子步骤统计单位时间内接收到的块运行消息次数N1、条件级运行消息次数N2，所接收到的块运行消息对应的程序块是函数入口的次数N3，并将N1、N2、N3分别作为块级代码单元运行次数、条件级代码单元运行次数、函数级代码单元运行次数；

所述波形生成子步骤根据代码单元运行次数分别生成块级波形、条件级波形、函数级波形中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的一种用于软件测试数据分析的方法，其特征在于，

所述运行状态分析步骤还记录代码运行监控步骤当前正在运行的待测试程序代码中的函数以及该函数之前的一个以上已运行函数的相关信息；

所述运行状况显示步骤在程序死锁或者崩溃时，显示所述运行状态分析步骤保存的函数信息。