黑盒測試法定義及常用方法

1、黑盒測試（Black-box Testing，又稱為功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試）是把測試對象看作一個黑盒子。利用黑盒測試法進(jìn)行動態(tài)測試時，需要測試軟件產(chǎn)品的功能，不需測試軟件產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程。 采用黑盒技術(shù)設(shè)計測試用例的方法有：等價類劃分、邊界值分析、錯誤推測、因果圖和綜合策略。 黑盒測試注重于測試軟件的功能性需求，也即黑盒測試使軟件工程師派生出執(zhí)行程序所有功能需求的輸入條件。黑盒測試并不是白盒測試的替代品，而是用于輔助白盒測試發(fā)現(xiàn)其他類型的錯誤。 黑盒測試試圖發(fā)現(xiàn)以下類型的錯誤： 1）功能錯誤或遺漏； 2）界面錯誤； 3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤； 4）性能錯誤； 5）初始化和終止錯

2、誤。一、黑盒測試的測試用例設(shè)計方法·等價類劃分方法·邊界值分析方法·錯誤推測方法·因果圖方法·判定表驅(qū)動分析方法·正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計方法·功能圖分析方法等價類劃分: 是把所有可能的輸入數(shù)據(jù),即程序的輸入域劃分成若干部分（子集）,然后從每一個子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測試用例.該方法是一種重要的,常用的黑盒測試用例設(shè)計方法. 1) 劃分等價類: 等價類是指某個輸入域的子集合.在該子集合中,各個輸入數(shù)據(jù)對于揭露程序中的錯誤都是等效的.并合理地假定:測試某等價類的代表值就等于對這一類其它值的 測試.因此,可以把全部輸入數(shù)據(jù)合理劃

3、分為若干等價類,在每一個等價類中取一個數(shù)據(jù)作為測試的輸入條件,就可以用少量代表性的測試數(shù)據(jù).取得較好的測試結(jié) 果.等價類劃分可有兩種不同的情況:有效等價類和無效等價類. 有效等價類:是指對于程序的規(guī)格說明來說是合理的,有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合.利用有效等價類可檢驗(yàn)程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說明中所規(guī)定的功能和性能. 無效等價類:與有效等價類的定義恰巧相反. 設(shè)計測試用例時,要同時考慮這兩種等價類.因?yàn)?軟件不僅要能接收合理的數(shù)據(jù),也要能經(jīng)受意外的考驗(yàn).這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性. 2）劃分等價類的方法:下面給出六條確定等價類的原則. 在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下,則可以確立

4、一個有效等價類和兩個無效等價類. 在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下,可確立一個有效等價類和一個無效等價類. 在輸入條件是一個布爾量的情況下,可確定一個有效等價類和一個無效等價類. 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值（假定n個）,并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下,可確立n個有效等價類和一個無效等價類. 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下,可確立一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則）. 在確知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下,則應(yīng)再將該等價類進(jìn)一步的劃分為更小的等價類.3）設(shè)計測試用例:在確立了等價類后,可建立等價類

5、表,列出所有劃分出的等價類: 輸入條件 有效等價類 無效等價類 . . . . . . 然后從劃分出的等價類中按以下三個原則設(shè)計測試用例: 為每一個等價類規(guī)定一個唯一的編號. 設(shè)計一個新的測試用例,使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價類,重復(fù)這一步.直到所有的有效等價類都被覆蓋為止. 設(shè)計一個新的測試用例,使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類,重復(fù)這一步.直到所有的無效等價類都被覆蓋為止.邊界值分析法 邊界值分析方法是對等價類劃分方法的補(bǔ)充.（1）邊界值分析方法的考慮: 長期的測試工作經(jīng)驗(yàn)告訴我們,大量的錯誤是發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上,而不是發(fā)生在輸入輸出范圍的內(nèi)部.因此針對各種邊界情況

6、設(shè)計測試用例,可以查出更多的錯誤. 使用邊界值分析方法設(shè)計測試用例,首先應(yīng)確定邊界情況.通常輸入和輸出等價類的邊界,就是應(yīng)著重測試的邊界情況.應(yīng)當(dāng)選取正好等于,剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測試數(shù)據(jù),而不是選取等價類中的典型值或任意值作為測試數(shù)據(jù).（2）基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則: 1）如果輸入條件規(guī)定了值的范圍,則應(yīng)取剛達(dá)到這個范圍的邊界的值,以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數(shù)據(jù). 2）如果輸入條件規(guī)定了值的個數(shù),則用最大個數(shù),最小個數(shù),比最小個數(shù)少一,比最大個數(shù)多一的數(shù)作為測試數(shù)據(jù). 3）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件,使用前面的原則1）. 4）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件,應(yīng)

7、用前面的原則2）. 5）如果程序的規(guī)格說明給出的輸入域或輸出域是有序集合,則應(yīng)選取集合的第一個元素和最后一個元素作為測試用例. 6）如果程序中使用了一個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),則應(yīng)當(dāng)選擇這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測試用例. 7）分析規(guī)格說明,找出其它可能的邊界條件.錯誤推測法 錯誤推測法: 基于經(jīng)驗(yàn)和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤, 從而有針對性的設(shè)計測試用例的方法. 錯誤推測方法的基本思想: 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況,根據(jù)他們選擇測試用例. 例如, 在單元測試時曾列出的許多在模塊中常見的錯誤. 以前產(chǎn)品測試中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯誤等, 這些就是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié). 還有, 輸入

8、數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)為0的情況. 輸入表格為空格或輸入表格只有一行. 這些都是容易發(fā)生錯誤的情況. 可選擇這些情況下的例子作為測試用例.因果圖方法 前面介紹的等價類劃分方法和邊界值分析方法,都是著重考慮輸入條件,但未考慮輸入條件之間的聯(lián)系, 相互組合等. 考慮輸入條件之間的相互組合,可能會產(chǎn)生一些新的情況. 但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情, 即使把所有輸入條件劃分成等價類,他們之間的組合情況也相當(dāng)多. 因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合,相應(yīng)產(chǎn)生多個動作的形式來考慮設(shè)計測試用例. 這就需要利用因果圖（邏輯模型）. 因果圖方法最終生成的就是判定表. 它適合于檢查程序輸入條件的各

9、種組合情況. 利用因果圖生成測試用例的基本步驟: (1) 分析軟件規(guī)格說明描述中, 那些是原因(即輸入條件或輸入條件的等價類),那些是結(jié)果(即輸出條件), 并給每個原因和結(jié)果賦予一個標(biāo)識符. (2) 分析軟件規(guī)格說明描述中的語義.找出原因與結(jié)果之間, 原因與原因之間對應(yīng)的關(guān)系. 根據(jù)這些關(guān)系,畫出因果圖. (3) 由于語法或環(huán)境限制, 有些原因與原因之間,原因與結(jié)果之間的組合情況不不可能出現(xiàn). 為表明這些特殊情況, 在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件. (4) 把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表. (5) 把判定表的每一列拿出來作為依據(jù),設(shè)計測試用例. 從因果圖生成的測試用例（局部,組合關(guān)系下的）包括了

10、所有輸入數(shù)據(jù)的取TRUE與取FALSE的情況,構(gòu)成的測試用例數(shù)目達(dá)到最少,且測試用例數(shù)目隨輸入數(shù)據(jù)數(shù)目的增加而線性地增加. 前面因果圖方法中已經(jīng)用到了判定表.判定表（Decision Table）是分析和表達(dá)多邏輯條件下執(zhí)行不同操作的情況下的工具.在程序設(shè)計發(fā)展的初期,判定表就已被當(dāng)作編寫程序的輔助工具了.由于它可以把復(fù)雜的邏輯關(guān)系和多種條件組合的情況表達(dá)得既具體又明確. 判定表通常由四個部分組成. 條件樁（Condition Stub）:列出了問題得所有條件.通常認(rèn)為列出得條件的次序無關(guān)緊要. 動作樁（Action Stub）:列出了問題規(guī)定可能采取的操作.這些操作的排列順序沒有約束. 條件

11、項(xiàng)（Condition Entry）:列出針對它左列條件的取值.在所有可能情況下的真假值. 動作項(xiàng)（Action Entry）:列出在條件項(xiàng)的各種取值情況下應(yīng)該采取的動作. 規(guī)則:任何一個條件組合的特定取值及其相應(yīng)要執(zhí)行的操作.在判定表中貫穿條件項(xiàng)和動作項(xiàng)的一列就是一條規(guī)則.顯然,判定表中列出多少組條件取值,也就有多少條規(guī)則,既條件項(xiàng)和動作項(xiàng)有多少列. 判定表的建立步驟:（根據(jù)軟件規(guī)格說明） 確定規(guī)則的個數(shù).假如有n個條件.每個條件有兩個取值（0,1）,故有 種規(guī)則. 列出所有的條件樁和動作樁. 填入條件項(xiàng). 填入動作項(xiàng).等到初始判定表. 簡化.合并相似規(guī)則（相同動作）. B. Beizer 指出了適合使用判定表設(shè)計測試用例的條件: 規(guī)格說明以判定表形式給出,或很容易轉(zhuǎn)換成判定表. 條件的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作. 規(guī)則的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作. 每當(dāng)某一規(guī)則的條件已經(jīng)滿足,并確定要執(zhí)行的操作后,不必檢驗(yàn)別的規(guī)則. 如果某一規(guī)則得到滿足要執(zhí)行多個操作,這些操作的執(zhí)行順序無關(guān)緊要.黑盒測試的優(yōu)點(diǎn) 1. 基本上不用人管著，如果程序停止運(yùn)行了一般就是被測試程序crash了 2. 設(shè)計完測試?yán)?，下來的工作就是爽了，?dāng)然更苦悶的是確定crash原因黑盒測試的缺點(diǎn) 1. 結(jié)果取決于測試?yán)脑O(shè)計，測試?yán)脑O(shè)計部分來勢來源