CN106708739A - 基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法及系统，方法包括：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的EFSM模型的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；根据路径可行性度量方法来识别状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的EFSM模型；根据正则表达式将改善后的EFSM模型的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。本发明能够去除原EFSM模型中数据流和控制流的相互影响导致存在不可行测试路径，得到改善后的扩展状态机模型EFSM，因此减少不必要的测试工作，提高测试用例生成效率。

Description

基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法及系统

技术领域

本发明主要涉及Web服务测试领域，具体涉及一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法及系统。

背景技术

Web服务是一个软件系统，被设计来支持网络上机器之间的可互操作的交互，它有一个清晰的、机器可读的、通用的标准描述(WSDL)，其它系统以该描述中说明的方式与它交互，具体使用SOAP消息以及其它Web相关标准，具有完全开放、松散耦合、标准协议规范和高度可集成能力等特征。

目前Web服务已广泛应用与通信、金融、地理信息、电子商务、电子政务、手持设备等领域，成为当前和未来网络分布式应用的主流软件开发技术。而由于Web服务技术规范的复杂行、应用部署的网络分布性和各种各样的运行时行为特征等特点，使得传统的软件测试技术已不能完全满足其测试工作的要求。除此之外，Web服务提供了一种机器对机器的通讯机制，其软件测试策略主要基于服务接口进行设计和实现，与传统需要大量人工干预的测试方法不同，难以通过手工测试方式完成，需要采用自动化的测试方法。传统的软件测试是由测试小组和开发人员共同负责软件的测试工作，并且拥有软件的源代码，可建立丰富的测试模型，而Web服务测试需要服务提供者、服务中介和服务请求者共同参与到测试过程，没有服务的代码，有限的测试模型。传统软件的测试是集中的多个阶段的测试，而Web服务测试是分布式的、远程的多阶段测试。因此需要不同于传统软件测试的Web服务测试。

软件模型是对软件结构和行为的抽象，生成测试用例需要先将被测软件转换成某种模型，它是对被测软件的精确描述，便于对软件进行理解和实现，这种技术被成为基于模型的测试。目前已用到测试中的模型有UML模型、Markov链模型、Petri网模型、FSM模型以及EFSM模型等，本发明主要是基于EFSM模型的Web服务测试。

Web服务不同与纯粹的软件代码，它没有代码提供，要想对它进行测试及测试用例的生成，需要首先把Web服务构建成一个具体的系统模型，然后需要对模型进行相应的搜索或遍历，生成有效的模型路径序列，即就构成了抽象的测试用例。在基于模型的选择上，选用EFSM模型的主要原因有两点：

第一，EFSM模型提供了丰富的变量、谓词守卫、状态声明及后置赋值条件等，能有效且丰富的表达状态之间的交互关系和系统模型的整体服务行为，并提供了有效的守卫条件判定和赋值行为操作。

第二，EFSM模型能很好的由WSDL文档相关元素信息构建出来，而Web服务正好是对外只提供一个接口，通过此接口可以获取WSDL文档。

但是在基于WSDL文档构建EFSM模型时会存在一个问题，即是EFSM模型中会存在一些不可行路径。如果不对这些路径进行分析去除，就会在这些不可行路径时无法生成测试用例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题针对现有技术的不足，提供一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，包括如下步骤：

步骤A：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

步骤B：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

步骤C：根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

步骤D：根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

本发明的有益效果是：能够去除原扩展状态机模型EFSM中数据流和控制流的相互影响导致存在不可行测试路径，得到改善后的扩展状态机模型EFSM，因此减少不必要的测试工作，提高测试用例生成效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤A包括：

步骤A1：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

步骤A2：从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

步骤A3：根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM，所述初始扩展状态机模型EFSM包括数值不同的控制变量。

EFSM模型通过环境交互从初始状态移动到另一个状态。EFSM模型是由一个六元组M＝(S，s₁，I，O，V，T)构成，其中S是一个有限状态集合，s₁∈S是模型的初始状态，I是输入集合，O是输出结合，V是内部变量的有限集合，T是状态迁移的有限集合。集合T的每个迁移t有一个6元组T＝(S_i，S_j，a_t，o_t，P_t，A_t)构成，其中S_i是迁移t的起始状态，S_j是迁移t的终止状态，a_t∈I是输入符，o_t∈O是输出符，P_t是对当前变量值的谓词判定条件，A_t是输出或赋值等一系列操作语句。P_t和A_t在部分文献中也分别被称作守卫(guard)和行为(action)。

进一步，所述步骤B包括：

步骤B1：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

步骤B2：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

步骤B3：根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够通过控制变量合并一些重复的状态，并通过控制变量删除一些不符合实际要求的状态，减少对路径的生成。

进一步，所述步骤C包括：

步骤C1：根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

步骤C2：根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，将不可行路径删除，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；所述运算符包括<，>，＝，≠，≤，≥。

步骤C3：根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

步骤C4：将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过守卫(guard)和行为(action)来识别不可行状态迁移路径，极大的减少测试用例，提高测试效率。

进一步，所述步骤D包括：

步骤D1：根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

步骤D2：根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

步骤D3：根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据改善后的扩展状态机模型EFSM进行测试用例集生成，生成的测试用例集测试效率高。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，包括：

模型构建模块，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

迁移路径生成模块，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

不可行路径识别模块，用于根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

测试用例生成模块，用于根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述模型构建模块包括：

获取单元，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

提取单元，用于从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

构建单元，用于根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM。

进一步，所述迁移路径生成模块包括：

状态合并单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

状态删除单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

路径生成单元，用于根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

进一步，所述不可行路径识别模块包括：

路径预处理单元，用于根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

第一识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；

第二识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

路径删除单元，用于将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

进一步，所述测试用例生成模块包括：

模型转换单元，用于根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

第一测试用例生成单元，用于根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

第二测试用例生成单元，用于根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统的模块框图；

图3为本发明系统实施例中模型构建模块的模块框图；

图4为本发明系统实施例中迁移路径生成模块的模块框图；

图5为本发明系统实施例中不可行路径识别模块的模块框图；

图6为本发明系统实施例中测试用例生成模块的模块框图；

图7为本发明系统一实施例中采用正则表达式表示的EFSM模型的示意图；

图8为本发明系统一实施例中由状态之间迁移对构造的迁移对树的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法的方法流程图；

如图1所示，一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，包括如下步骤：

步骤A：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

步骤B：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

步骤C：根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

步骤D：根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

上述实施例中，能够去除原扩展状态机模型EFSM中数据流和控制流的相互影响导致存在不可行测试路径，得到改善后的扩展状态机模型EFSM，因此减少不必要的测试工作，提高测试用例生成效率。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤A包括：

步骤A1：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

步骤A2：从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

步骤A3：根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM，所述初始扩展状态机模型EFSM包括数值不同的控制变量。

应理解的，EFSM模型通过环境交互从初始状态移动到另一个状态。EFSM模型是由一个六元组M＝(S，s₁，I，O，V，T)构成，其中S是一个有限状态集合，s₁∈S是模型的初始状态，I是输入集合，O是输出结合，V是内部变量的有限集合，T是状态迁移的有限集合。集合T的每个迁移t有一个6元组T＝(S_i，S_j，a_t，o_t，P_t，A_t)构成，其中S_i是迁移t的起始状态，S_j是迁移t的终止状态，a_t∈I是输入符，o_t∈O是输出符，P_t是对当前变量值的谓词判定条件，A_t是输出或赋值等一系列操作语句。P_t和A_t在部分文献中也分别被称作守卫(guard)和行为(action)。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤B包括：

步骤B1：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

步骤B2：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

步骤B3：根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

上述实施例中，能够通过控制变量合并一些重复的状态，并通过控制变量删除一些不符合实际要求的状态，减少对路径的生成。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤C包括：

步骤C1：根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

步骤C2：根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，将不可行路径删除，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；所述运算符包括<，>，＝，≠，≤，≥；

具体的，步骤C2中，给定一个表达式e，Ref(e)表示该表达式中的变量集合，根据e和e’的类型，迁移中的守卫可以归纳为以下3中类型：

1.g^pv：g^pv为参量p与包含上下文变量v的表达式之间的关系运算符，其中p∈Ref(e)∪Ref(e’)。

2.g^vv：g^vv为包含上下文变量v的表达式之间的关系运算符，Ref(e)∪Ref(e’)中的元素为上下文变量。

3.g^vc：g^vc为包含常量c与上下文变量v的表达式之间的关系运算符，Ref(e)∪Ref(e’)中的元素为上下文变量而e或e’其中之一为常量。

步骤C3：根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

具体的，步骤C3中，EFSM中的迁移t中存在的行为(action)一般形式为v:＝e，其中v为上下文变量而e为表达式。对于上下文变量v的赋值操作可以归纳为以下3中类型：

1.op^vp:op^vp操作将一个依赖于参量p的值赋值给上下文变量v，其中p∈Ref(e)。

2.op^vv:op^vv操作将一个依赖于一个或多个上下文变量的值赋值给上下文变量v，Ref(e)中的元素为上下文变量。

3.op^vc:op^vc操作将一个常量赋值给上下文变量v。

应理解的，在一个迁移路径TP中存在定义-谓词-使用对(definition-p-usepair)<t_i,t_j>当且仅当TP中的迁移t_i存在变量v的赋值操作，TP中的迁移t_j存在变量v的判定谓词使用，且路径从t_i到t_j不存在对变量v的重新赋值定义，其中1<i<j<n，n为路径长度。也就是说，变量v仅仅在在状态n₁处被定义，在到达状态n2之前都没有被重新定义，然后通过赋值传播传送到状态n₂状态，此时，对于变量v在状态n₁和n₂之间形成的路径(n₁,n₂)就是一个定义-使用对。

在对路径可行性进行评估时，需要一个度量准则。因此可以从以下几个方面来考虑迁移路径中存在的定义-使用对对路径可行性的影响：若一条路径的所有迁移中都不存在谓词，那么该路径一定是可行的，因为守卫默认都是可以满足的了。若路径的迁移中存在条件运算符，那么“≠”是最容易满足的运算符，而“＝”则是最难满足的运算符。与此类似，迁移路径存在的定义-使用对中的定义和使用的类型，决定了存在变量定义的迁移对存在变量谓词使用的迁移中条件成立的影响程度。此外，迁移中行为的类型也会对存在谓词使用的迁移条件是否成立产生影响，特别是存在常量赋值操作情况。对于部分存在常量操作的定义-使用对，可以通过静态分析方法直接判定路径的可行性。为此，给出如下性质：

性质：设<t_i，t_j>为路径TP的定义-使用对，t_i定义变量v的值为常量C₁，而t_j的守卫为变量v和常量C₂的关系运算，若出现以下6种情况之一，则路径不可行：

Case 1.当t_j中的关系运算符g^vc为“＝”，并且常量C₁≠C_2.

Case 2.当t_j中的关系运算符g^vc为“>”，并且常量C₁≤C_2.

Case 3.当t_j中的关系运算符g^vc为“<”，并且常量C₁≥C_2.

Case 4.当t_j中的关系运算符g^vc为“≤”，并且常量C₁>C_2.

Case 5.当t_j中的关系运算符g^vc为“≥”，并且常量C₁<C_2.

Case 6.当t_j中的关系运算符g^vc为“≠”，并且常量C₁＝C₂.

以上考虑的是单操作的情况，实际Web服务中一个迁移的守卫可能存在多个关系表达式，这些关系表达式通常利用逻辑运算符进行连接。在这种情况下，当使用“AND”逻辑运算符进行连接时，则将各惩罚值相加；当使用“OR”运算符时，则取其中最小的惩罚值。在一条迁移路径取得惩罚值之后用下面公式计算路径的可行性概率。其中dfi是迁移路径中的定义使用对，v(df_i)为依赖分析建议值表中2个迁移间相互影响的建议惩罚值，k是路径中路径中存在的定义使用对的个数，|TP|是路径的长度，d是用来调整路径长度对评估影响的权值。由于越长的路径可能存在越多的谓词条件和定义使用对，导致的取值可能越大，因此使用|TP|来平衡路径长度与惩罚值之间的矛盾。当一条路径中定义使用对迁移对惩罚值的和为0，说明路径中的迁移不存在定义使用对依赖关系，路径具有最好的可行性概率，这时越长的路径越容易覆盖更多的迁移，此时f的取值设为0～|TP|。公式f的值越小，说明路径的可行性概率越大，反之，路径的可行性概率就越小，对于可行性概率为0或者最小的路径，我们称之为不可行路径，把它从EFSM模型中删除。

步骤C4：将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

上述实施例中，通过守卫(guard)和行为(action)来识别不可行状态迁移路径，极大的减少测试用例，提高测试效率。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤D包括：

步骤D1：根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

步骤D2：根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

步骤D3：根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。

具体的，基于FSM测试用例生成的正则表达式是由操作符‘*’、‘+’、‘.’、‘|’和括号()连接起来，由路径字母组成的序列。‘*’表示出现0次或多次，‘+’表示至少出现1次，‘.’表示顺序连接操作，‘|’表示或操作，括号()表示里边的东西优先级高，优先计算。例如，路径测试序列t₁.(t₂|t₃)表示路径t₁t₂或t₁t₃。

根据以上替换规则，把从EFSM模型产生正则表达式的过程分为四步：

(1).用顺序连接符连接所有的顺序状态迁移。也就是说把一个只具有入迁移和出迁移的状态删除，把这两个迁移用‘.’运算符进行连接。

(2).用或连接符组合并行的状态迁移。也就是说把具有相同源状态和目标状态且不只一种迁移路径的情况，用‘|’运算符进行连接。

(3).去除一个状态的循环迁移。也就是说把一个可以在自身来回循环迁移的状态用‘*’运算符进行连接。

(4).重复(1)到(3)，直到EFSM模型中的状态迁移图只剩下一条从初始状态到终止状态的迁移为止。

根据以上步骤可以把一个EFSM模型表示为一个正则表达式序列，生成测试用例过程中，为了衡量测试的充分度，需要相应的测试覆盖准则对EFSM迁移图进行遍历覆盖，也就是对转化后的正则表达式序列进行覆盖遍历。其中主要有三种覆盖遍历准则：

1)状态覆盖：状态覆盖测试准则要求测试用例集TS使FSM中的每一个状态至少被访问一次。FSM中的每一个状态是可达的，因而每一个状态被访问一次是很容易做到的。状态覆盖测试准则是这些测试准则中最简单、最容易被满足的测试用例，需要的测试用例也往往是最少的。如图7所示，基于状态覆盖测试用例集TS＝{ts₁，ts₂}就可满足状态覆盖准则，其中，ts₁＝a.b.d.e.j，ts₂＝a.f.g.h.j。

2)迁移覆盖准则：迁移覆盖准则要求测试用例集TS使得FSM中的每一条迁移至少被遍历一次。先使系统到达某一个状态，如果一个迁移事件被触发，并且这个迁移的守卫条件的值为真，则这个迁移被执行，转换到目标状态。迁移覆盖测试准则也比较简单、比较易被满足，需要的测试用例也往往是比较少的。如图7所示，基于迁移覆盖测试用例集TS＝{ts₁，ts₂，ts₃}就可满足迁移覆盖准则，其中，ts₁＝a.b.c.d.e.j，ts₂＝a.f.g.h.j，ts₃＝a.f.i.j。

3)迁移对覆盖准则：迁移对覆盖准则要求测试用例集TS使FSM中的每一对相邻的迁移t₁/s₁.s₂((状态s₁触发一个迁移t₁转换到状态s₂))和t₂/s₂.s₃(状态s₂触发一个迁移t₂转换到状态s₃)的交互至少被遍历一次。迁移对覆盖检查的是状态之间的接口。在软件中的许多错误可能是因为规格说明中状态之间复杂的交互关系引起的，状态覆盖和迁移覆盖等测试准则几乎都是孤立地测试迁移，没有充分地测试迁移或状态之间的交互关系。为了检测这些交互类型的错误，可以使用迁移对覆盖准则来生成测试用例集，该测试准则要求所有的迁移都是可行的，这也是我们要对EFSM模型进行路径可行性分析的原因。如图7所示，迁移对的数目是13个。<a,b>，<a,f>和<b,c>，<b,d>是其中的4个，其中前面2个是关于状态S₁的迁移对，后面2个是关于状态S₂的迁移对。此处把迁移对表示成有序对的形式，并省略了状态信息。把迁移对中前面的一个迁移称为第一迁移(射入迁移)，后面一个迁移称为第二迁移(射出迁移)。这13个迁移对分别是：

第一迁移为a的迁移对：<a,b>，<a,f>；

第一迁移为b的迁移对：<b,c>，<b,d>；

第一迁移为c的迁移对：<c,c>，<c,d>；

第一迁移为d的迁移对：<d,e>；

第一迁移为e的迁移对：<e,j>；

第一迁移为f的迁移对：<f,g>，<f,i>；

第一迁移为g的迁移对：<g,h>；

第一迁移为h的迁移对：<h,j>；

第一迁移为i的迁移对：<i,j>；

由这13个迁移对构造迁移对树，如图8所示，可得测试用例集TS＝{ts₁，ts₂，ts₃，ts₄，ts₅}可以满足迁移对覆盖，其中ts₁＝a.b.c.c*，ts₂＝a.b.c.d.e.j，ts₃＝a.b.d.e.j，ts₄＝a.f.g.h.j，ts₅＝a.f.i.j。显然满足迁移对覆盖测试准则的测试用例集也一定满足状态覆盖和迁移覆盖这两个测试准则。

上述实施例中，根据改善后的扩展状态机模型EFSM进行测试用例集生成，生成的测试用例集测试效率高。

图2为本发明实施例提供的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统的模块框图；

可选地，作为本发明的另一个实施例，如图2所示，一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，包括：

模型构建模块，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

迁移路径生成模块，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

不可行路径识别模块，用于根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

测试用例生成模块，用于根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

图3为本发明系统实施例中模型构建模块的模块框图；

可选地，作为本发明的一个实施例，如图3所示，所述模型构建模块包括：

获取单元，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

提取单元，用于从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

构建单元，用于根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM。

图4为本发明系统实施例中迁移路径生成模块的模块框图；

可选地，作为本发明的一个实施例，如图4所示，所述迁移路径生成模块包括：

状态合并单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

状态删除单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

路径生成单元，用于根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

图5为本发明系统实施例中不可行路径识别模块的模块框图；

可选地，作为本发明的另一个实施例，如图5所示，所述不可行路径识别模块包括：

路径预处理单元，用于根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

第一识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；

第二识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

路径删除单元，用于将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

图6为本发明系统实施例中测试用例生成模块的模块框图；

可选地，作为本发明的一个实施例，如图6所示，所述测试用例生成模块包括：

模型转换单元，用于根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

第一测试用例生成单元，用于根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

第二测试用例生成单元，用于根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。

本发明能够去除原扩展状态机模型EFSM中数据流和控制流的相互影响导致存在不可行测试路径，得到改善后的扩展状态机模型EFSM，因此减少不必要的测试工作，提高测试用例生成效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

步骤B：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

步骤C：根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

步骤D：根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

2.根据权利要求1所述的扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，其特征在于，所述步骤A包括：

步骤A1：从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

步骤A2：从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

步骤A3：根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM。

3.根据权利要求1所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，其特征在于，所述步骤B包括：

步骤B1：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

步骤B2：根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

步骤B3：根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

4.根据权利要求1所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，其特征在于，所述步骤C包括：

步骤C1：根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

步骤C2：根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；

步骤C3：根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

步骤C4：将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成方法，其特征在于，所述步骤D包括：

步骤D1：根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

步骤D2：根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

步骤D3：根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。

6.一种基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL，并根据接口文档WSDL构建初始的扩展状态机模型EFSM；

迁移路径生成模块，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并及删除处理，并根据合并及删除的处理过程生成状态迁移路径；

不可行路径识别模块，用于根据路径可行性度量方法来识别所述状态迁移路径中不可行路径，将不可行路径删除后得到改善后的扩展状态机模型EFSM；

测试用例生成模块，用于根据正则表达式将改善后的扩展状态机模型EFSM的可行路径进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集。

7.根据权利要求6所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，其特征在于，所述模型构建模块包括：

获取单元，用于从Web服务接口获取Web服务描述语言的接口文档WSDL；

提取单元，用于从接口文档WSDL中提取操作信息、前置条件信息和后置条件信息，并将前置条件信息和后置条件信息中的变量划分为控制变量和数据变量；

构建单元，用于根据操作信息、控制变量和数据变量构建初始的扩展状态机模型EFSM。

8.根据权利要求6所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，其特征在于，所述迁移路径生成模块包括：

状态合并单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行合并，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于同一控制变量控制下的状态，则执行状态合并操作，否则不合并；

状态删除单元，用于根据接口文档WSDL中的控制变量将初始的扩展状态机模型EFSM的状态进行删除，如果初始的扩展状态机模型EFSM的状态属于小于0的控制变量控制下的状态或者属于前后谓词的控制变量控制下的状态，则删除该状态，否则不删除；

路径生成单元，用于根据合并和删除的处理过程生成状态迁移路径。

9.根据权利要求6所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，其特征在于，所述不可行路径识别模块包括：

路径预处理单元，用于根据路径可行性度量方法将生成的状态迁移路径进行可行性路径分析，将可行状态迁移路径TP用长度为n的连续迁移序列t：t1，t2，...，tn来表示；

第一识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的守卫判别式guard对连续迁移序列t中进行分析，所述守卫判别式guard表示为eg^ope’，其中e和e’为迁移路径中的控制变量表达式，g^op为关系运算符，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足守卫判别式guard的状态迁移路径；

第二识别单元，用于根据生成状态迁移路径时形成的行为判别式action对连续迁移序列t中进行分析，所述行为判别式action表示为v:＝e，其中v为数据变量，e为迁移路径中的控制变量表达式，输入的控制变量表达式满足使其能够按顺序遍历可行状态迁移路径TP中的每个迁移t_i时，其中1≤i≤n，n为路径的长度，得到满足行为判别式action的状态迁移路径；

路径删除单元，用于将不满足守卫判别式guard的不可行状态迁移路径或行为判别式action的不可行状态迁移路径删除，得到改善后的扩展状态机模型EFSM。

10.根据权利要求6-9任一项所述的基于扩展状态机模型的Web服务测试用例生成系统，其特征在于，所述测试用例生成模块包括：

模型转换单元，用于根据FSM有限状态机正则表达式用操作符对改善后的扩展状态机模型EFSM进行表示，得到用于表示改善后的扩展状态机模型EFSM的正则表达式序列；

第一测试用例生成单元，用于根据状态覆盖标准对所述正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS1，所述抽象测试用例集TS1使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一个状态至少被访问一次；

第二测试用例生成单元，用于根据迁移覆盖标准对正则表达式序列进行遍历，生成Web服务的抽象测试用例集TS2，所述抽象测试用例集TS2使改善后的扩展状态机模型EFSM中的每一条可行状态迁移路径至少被访问一次。