CN1564489A - 一种通信系统有限状态机的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信系统有限状态机测试方法。本发明提供了一种可跨平台使用，且测试数据具备良好的结构化，可读性，可扩展性的通讯系统有限状态机的测试方法。该方法包括如下步骤：(a)以XML格式确定测试用例待测数据的取值模型；(b)按照特定协议规范要求设计该测试用例的测试流程；(c)向根据步骤(a)和(b)所确定的XML数据结构中填入测试数据，生成XML文件；和(d)使用测试程序从该XML文件中读取测试数据对该有限状态机进行测试。

Description

一种通信系统有限状态机的测试方法

【技术领域】

本发明涉及一种通信系统有限状态机的测试方法，尤其涉及一种通信系统有限状态机的自动测试方法。

【背景技术】

在通信系统中经常要建立有限状态机(FSM：Finite Status Machine)模型来进行描述和实现。有限状态机是由一输入集合，一输出集合，一状态集合，一初始状态和一组映射函数组成的五元组。映射函数根据输入信号和当前状态决定系统的目的状态和输出，映射函数完成一次运算，即系统也发生了一次状态迁移。

有限状态机以消息为驱动，在多个状态中不断迁移，要对它的进行自动测试也就比较复杂。目前针对函数的自动测试软件比较多，比如Cunit，CppUnit，JUnit。但是对有限状态机的自动测试方法非常少。

目前也有一些相关的测试工具，有的把测试数据和测试代码混合在一起，这样对于测试数据或者测试代码的维护就比较麻烦，往往需要对两者同时进行修改，其可读性和可维护性也比较差。

另外，也有的测试方法把测试数据和测试代码分离了，但把测试数据保存在二进制或者文本文件或者自定义格式的文件中。这种测试数据最大的问题是缺乏数据的结构化，导致没有可读性，用户不容易看懂，以后维护也很困难，添加或者删除测试数据时比较麻烦，也缺乏扩展性，用户无法定制自己容易理解的测试内容。这样的数据缺乏通用性，只能专用于该测试方法，不能被其它测试方法共享。而且，这些数据文件只能用在单一的平台，无法跨越平台，如果要跨平台移植，数据文件就要重新制作。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种可跨平台使用，且测试数据具备良好的结构化，可读性，可扩展性的通讯系统有限状态机的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于其包括如下步骤：

(a)以XML格式确定该有限状态机测试用例的待测数据的取值模型；

(b)按照特定的协议规范要求设计该测试用例的测试流程；

(c)向根据步骤(a)和(b)所确定的XML数据结构中填入测试数据，生成测试用例XML文件；和

(d)使用测试程序从该XML文件中读取测试数据对该有限状态机进行测试。

其中，步骤(d)包括步骤：

(d1)使用测试程序从该XML文件中读取测试数据中的初始状态和该状态下的输入数据发送给该有限状态机；

(d2)该有限状态机在初始状态收到该输入数据激励后，执行相应程序，同时向该测试程序报告其在初始状态下的执行结果；

(d3)该测试程序根据收到的执行结果与保存在XML文件中的预设的数据比较，如果不正确，则测试结束并报告错误；

(d4)如果比较正确，则该测试程序从XML文件中读取下一个状态和输入数据，发送给有限状态机；

(d5)循环重复步骤(d2)至步骤(d4)，直到XML文件中的测试数据全部测试完毕，该测试结束并报告测试结果。

其中，在步骤(a)的测试数据的取值模型中，包括该有限状态机的初始状态以及其它迁移的一系列状态的若干数据组。该取值模型中每个数据组包括在该状态下的输入数据、输出数据以及欲迁移的新状态。

另外，在步骤(a)中可为XML文件中的测试数据的消息和参数结构确定标签的命名规范，使消息与其对应的参数结果相对应关联。根据该标签的命名规范在头文件中为所保存的测试数据命名可识读标签。具体的讲，根据该标签的命名规范在头文件中为所保存的测试数据中的状态、消息和输入、输出参数命名可识读标签。在命名可识读标签之后扫描该头文件，根据该命名规范自动生成测试数据结构。在自动生成测试数据结构后，可进一步添加不符合该命名规范的已有数据的数据结构。

另外，在步骤(b)中的按照特定的协议规范要求设计该测试用例的测试流程为根据特定的协议规范要求所规定的特定状态迁移，确定各待测状态、各待测状态下的输入、输出数据和其状态迁移的测试流程。

本发明采用XML格式保存测试数据，实现测试数据和测试代码的分离。在XML文件中，保存被测试有限状态机的初始状态以及其它可以迁移的一系列状态。在每个状态中，保存该状态下的输入数据、输出数据以及迁移的新状态。因为XML可存储数据和关于数据含义的信息，测试程序能够无二义地明确决定信息的各部分表示什么意思，还可以自定义有意义可识读的标签，为特定被测试的有限状态机创建需要的任何标签，这样为所有需要保存的测试数据，比如状态、消息，结构，参数都取一个有意义的名称，不用解释就可以直接看懂其含义，因此以后数据生成和维护十分方便。另外，XML格式的测试数据具有良好的结构性，结合自定义标签，可以灵活地进行测试流程构建和数据取值模型的建立。而且，XML标准是跨平台，跨介质的，可以被不同的平台所读取，当一份测试数据生成以后，可以被多个平台的多种测试程序所重用，这样当有限状态机需要跨平台移植时，其测试就很方便了。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是本发明通信系统有限状态机测试方法测试用例的数据取值模型的设计和流程构建的步骤示意图。

图2在本发明通信系统有限状态机测试方法的测试流程示意图。

【具体实施方式】

本发明的主要思想是把测试数据和测试程序相分离，通过XML格式保存测试数据，并通过该XML数据文件实现测试驱动。

本实施例的通信系统有限状态机的自动测试方法主要包括如下步骤：

第一步：确定数据取值模型，制定XML数据层次结构，定义XML文档的标签名称。

第二步：扫描头文件，按照命名规范自动生成测试数据结构，对消息和参数进行描述，分解成基本数据类型，包括嵌套关系等。

第三步：按照协议、规范的要求设计测试用例和构建流程。

第四步：根据测试方案，往对应的ML数据结构中填入测试数据，生成一个具体的测试用例。

第五步：测试程序从XML文件中读取初始状态和该状态下的输入数据，发给被测状态机。

第六步：被测状态机在初始状态收到输入数据激励后，执行对应的程序，同时向测试程序报告初始状态下收到的输入数据、输出数据、状态迁移等情况。

第七步：测试程序根据收到报告数据，和保存在XML中的预先设计好的正确数据比较。如果比较不正确，则报告错误，本测试结束。

第八步：测试程序如果比较正确，则从XML中读取下一个状态和输入数据，发给被测试的状态机，继续测试。

第九步：循环重复第五步到第八步，直到XML中的测试数据全部测试完毕，最后报告测试结果，本测试结束。

其中，上述第一步至第四步主要为实现通过XML格式来保存测试数据并生成测试用例。第五步至第九步为通过该XML数据文件实现测试驱动对通信系统有限状态机进行测试。应当指出的是本领域的普通技术人员应当清楚通过XML格式来保存测试数据的各种方法，本实施例中关于通过XML格式来保存测试数据并生成测试用例的描述仅为举例说明本发明，本发明的构思和保护范围不应仅限于本实施例的描述。

下面结合图1说明一下本实施例测试用例的数据取值模型的设计和构建流程。如图1所示，该XML文件测试用例的形成主要包括如下步骤：

步骤10：确定XML文档的数据取值模型和层次结构。因为XML可以自己制定数据层次结构，所以本实施例中把原有状态、该状态下的输入数据、输出数据、迁移到的新状态作为一个组。一个XML文件中可以包含若干个这样的数据组。应当指出的是，本实施例的数据取值模型和层次结构仅为说明本发明，其他适合于本发明的数据取值模型和层次结构应为本领域技术人员所熟悉，所以在此不再赘述，但应在本发明的保护范围之内。

步骤20：制定XML文档的标签名称定义。因为XML支持Unicode，所以使用中文名称的标签，给状态、消息、数据分别起个容易识别的标签，这样看见标签就知道其中包含的是哪种数据。

步骤30：根据命名规范，命名头文件中的消息、状态、输入、输出参数。为了实现数据结构信息的自动提取和生成，所以头文件中的消息、输入、输出参数最好符合一定的命名规范。在测试数据中，最复杂的就是对消息/参数定义及结构构成的描述，而在一个有限状态机中，这些描述信息的数量又是非常大的。为了避免这些繁琐的工作，实现自动提取构成信息，所以要求在头文件定义中，输入/输出消息和对应的具体参数结构的名称定义遵循一定的规律。比如消息定义都以EV_开头，参数结构以T_开头，并且下划线后面的名称是一样的，表示它们是对应的。比如消息EV_ThisIsASample，其对应的参数结构可以是T_ThisIsASample。

步骤40：扫描头文件，按照命名规范自动生成测试数据结构。按照特定的命名规范命名之后，通过测试程序对头文件的遍历，便能够找到所有的消息及其对应的参数结构。对于每一个参数结构，再分解成基本数据类型，比如CHAR，BOOL，BYTE，WORD，DWORD等，最后按照事先定义的XML的标签和结构，自动生成所有参数的描述信息，对这些数据结构中的每一个字段，都可以包括字段名称、字段类型、字段长度、字段值、字段值是否需要判断正确性以及正确性判断方法等等。用户只要往里面填具体的测试用例数据就可以了，如此便大大地提高了效率。

步骤50：对于已经存在的老数据和不符合命名规范的数据结构，可以手工添加建立它们的描述信息。这样在编写测试用例时可以将精力集中在流程构建与数据取值模型的设计上，不用关心软件中早已明确的消息/参数定义及结构构成、字段的层层嵌套了。可以理解的是，该步骤并非是本发明的必须步骤。

步骤60：按照协议、规范的要求设计测试用例和流程构建，包括需要测哪些状态、每个状态下对应的输入、输出数据和状态迁移等。可以理解的是，对于同一个有限状态机，可以设计多个不同的测试用例。

步骤70：根据测试方案，往对应的XML数据结构中填入测试数据，生成一个具体的测试用例。

本发明的主要测试过程是：测试程序从XML文件中读取初始状态下的输入数据，发给被测试的有限状态机。有限状态机在该状态下收到输入数据激励后，执行对应的处理程序，可以对外输出数据和进行状态迁移，同时向测试程序报告自己的执行结果，包括在什么状态下收到什么输入数据激励，对外输出什么数据，迁移到哪个新的状态等。当测试程序接收到被测试有限状态机发送过来的报告数据，就和XML文件中保存的预先已经设计好的该状态下的正确数据比较。如果比较正确，即满足预定要求，则根据目前的新状态，继续读取该状态下的输入数据，发送给处在下一个新状态的被测有限状态机。如果比较不正确，则结束测试，报告错误。这样通过单独分离的XML测试数据的连续驱动，可以实现被测试有限状态机按照设计好的测试用例，自动输出，自动状态迁移，自动报告。本发明可以根据XML中测试数据的不同设计和组合，测试有限状态机在不同状态下，接收到不同输入激励时的状态迁移是否正确，也可以测试输出数据是否正确。

另外，有限状态机为了能够达到可以自动测试的目的，在设计的时候需要预留或者具备对外的测试报告接口，比如在每个状态下，能够向测试程序发消息报告在什么状态，收到什么输入激励，对外输出什么数据，状态是怎样迁移等，测试程序就可以根据收到的报告信息，与保存在测试文件中的设计好的正确的数据比较，验证是否满足预定要求，来判断被测试的有限状态机是否运行正确。

下面结合图2所示的实施例，举例说明本发明在XML测试数据驱动下，实现有限状态机的自动测试的方法。应当指出的是：有限状态机的状态迁移是千变万化的，由具体的规范和协议来规定。不同的测试用例，不同的测试数据组合，会有不同的结果。图2所示的实施例仅以状态从初始状态1到状态2最后到状态8的依次迁移为例进行说明。

步骤101：被测状态机运行起来后停留在初始状态1，测试程序从XML文件中。读取初始状态1和该状态下的输入数据，发给被测状态机。

步骤102：被测状态机在初始状态1收到输入数据1激励后，执行对应的程序，对外输出数据1，并且迁移到状态2。同时向测试程序报告初始状态1下收到的输入数据1以及输出数据1和迁移到状态2等情况。

步骤103：测试程序根据收到的初始状态1、输入数据1、输出数据1、迁移到状态2这组数据，和保存在XML中的预先设计好的正确数据比较。

步骤104：测试程序如果比较不正确，即不满足预定要求，则报告错误，本测试结束。

步骤105：测试程序如果比较正确，满足预定要求，则根据被测状态机迁移到了状态2，从XML文件中读取状态2下的输入数据2，发给被测状态机，继续测试。

步骤106：被测状态机在状态2收到第5步中的输入数据2激励后，执行对应的程序，对外输出数据2，并且该迁移到状态3，并向测试程序报告状态2下收到的输入数据2以及输出数据2和迁移到状态3等情况。

步骤107：测试程序根据收到的状态2、输入数据2、输出数据2、迁移到状态3这组数据，和保存在XML中的预先设计好的正确数据比较。如果比较不正确，则报告错误，本测试结束。

步骤108：测试程序如果比较正确，根据被测状态机迁移到了状态3，从XML文件读取状态3下的输入数据3，发给被测状态机，继续测试。以下过程相同，按照测试用例的内容和顺序，依次测试，直到被测状态机迁移到状态7。

步骤109：被测状态机在状态7收到输入数据7激励后，迁移到最后一个状态状态8，并向测试程序报告状态7下收到的输入数据7、输出数据7和迁移到状态8等情况。

步骤110：测试程序根据收到的状态7、输入数据7、输出数据7、迁移到状态8这组数据，和保存在XML中的预先设计好的正确数据比较。如果比较不正确，则报告错误，本测试结束。

步骤111：如果比较正确，并且XML中的所有测试数据已经全部测试完毕，则报告测试正确，本测试结束。

因此，本发明所述方法能够有效地克服现有技术中测试数据没有结构化，可读性差，维护困难，不利于扩展，缺乏通用性，无法重用，也无法跨平台的缺点。本发明方法在创建测试数据时，不会局限于一套预先定义的标签，可以为特定被测试的有限状态机创建需要的任何标签，以最好地表达数据，这样数据文件的可读性就大大提高了。加强了对通信系统有限状态机的测试方法的灵活性，使得对测试数据的生成和维护更加方便了。另外XML是跨越平台和介质的，在不同操作系统和应用程序中都可以被使用，这样就有利于有限状态机的跨平台移植。XML是公共的和被广泛支持的标准，所以选用XML存储测试数据提供了广泛兼容的安全性和实用工具的选择，并且避免了采用专有技术可能出现的问题。

需要说明的是，上述说明仅是对本发明较佳实施例的详细描述，叙述仅为说明本发明的可实现性及其突出效果，具体特征并不能用来作为对本发明的技术方案的限制，本发明的保护范围应以本发明所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于其包括如下步骤：

(a)以XML格式确定该有限状态机测试用例的待测数据的取值模型；

(b)按照特定的协议规范要求设计该测试用例的测试流程；

(c)向根据步骤(a)和(b)所确定的XML数据结构中填入测试数据，生成测试用例XML文件；

(d)使用测试程序从该XML文件中读取测试数据对该有限状态机进行测试。

2.如权利要求1所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于步骤(d)包括：

(d1)使用测试程序从该XML文件中读取测试数据中的初始状态和该状态下的输入数据发送给该有限状态机；

(d2)该有限状态机在初始状态收到该输入数据激励后，执行相应程序，同时向该测试程序报告其在初始状态下的执行结果；

(d3)该测试程序根据收到的执行结果与保存在XML文件中的预设的数据比较，如果不正确，则测试结束并报告错误；

(d4)如果比较正确，则该测试程序从XML文件中读取下一个状态和输入数据，发送给有限状态机；

(d5)循环重复步骤(d2)至步骤(d4)，直到XML文件中的测试数据全部测试完毕，该测试结束并报告测试结果。

3.如权利要求1所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于在步骤(a)的测试数据的取值模型中，包括该有限状态机的初始状态以及其它迁移的一系列状态的若干数据组。

4.如权利要求3所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于该取值模型中每个数据组包括在该状态下的输入数据、输出数据以及欲迁移的新状态。

5.如权利要求4所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于在步骤(a)中进一步为测试数据的消息和参数结构确定其XML标签的命名规范，使消息与其对应的参数结构相对应关联。

6.如权利要求5所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于根据该标签的命名规范在头文件中为所保存的测试数据命名可识读标签。

7.如权利要求6所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于根据该标签的命名规范在头文件中为所保存的测试数据中的状态、消息和输入、输出参数命名可识读标签。

8.如权利要求7所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于命名可识读标签之后扫描该头文件，根据该命名规范自动生成测试数据结构。

9.如权利要求8所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于自动生成测试数据结构后，进一步添加不符合该命名规范的已有数据的数据结构。

10.如权利要求1所述通信系统有限状态机的测试方法，其特征在于在步骤(b)的按照特定的协议规范要求设计该测试用例的测试流程为根据特定的协议规范要求所规定的特定状态迁移，确定各待测状态、各待测状态下的输入、输出数据和其状态迁移的测试流程。