如何進(jìn)行白盒測試

摘要：單元測試是軟件測試的基礎(chǔ)，本文詳細(xì)的論述了單元測試的兩個(gè)步驟人工靜態(tài)檢查法與動態(tài)執(zhí)行跟蹤法，所需執(zhí)行的工作項(xiàng)目及相關(guān)的策略和方法。通過對這兩個(gè)步驟的描述作者將多年的單元測試經(jīng)驗(yàn)及測試?yán)碚撟⑷胗谌摹?/p>

關(guān)鍵詞：單元測試、人工檢查、白盒測試、測試用例、跟蹤調(diào)試

1概述

單元測試是針對軟件設(shè)計(jì)的最小單位——程序模塊，進(jìn)行正確性檢驗(yàn)的測試工作。其目的在于發(fā)現(xiàn)每個(gè)程序模塊內(nèi)部可能存在的差錯(cuò)。

單元測試也是程序員的一項(xiàng)基本職責(zé)，程序員必須對自己所編寫的代碼保持認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，這是也程序員的基本職業(yè)素質(zhì)之一。同時(shí)單元測試能力也是程序員的一項(xiàng)基本能力，能力的高低直接影響到程序員的工作效率與軟件的質(zhì)量。

在編碼的過程中作單元測試，其花費(fèi)是最小的，而回報(bào)卻特別優(yōu)厚的。在編碼的過程中考慮測試問題，得到的將是更優(yōu)質(zhì)的代碼，因?yàn)樵谶@時(shí)您對代碼應(yīng)該做些什么了解得最清楚。如果不這樣做，而是一直等到某個(gè)模塊崩潰了，到那時(shí)您可能已經(jīng)忘記了代碼是怎樣工作的。即使是在強(qiáng)大的工作壓力下，您也還必須重新把它弄清楚，這又要花費(fèi)許多時(shí)間。進(jìn)一步說，這樣做出的更正往往不會那么徹底，可能更脆弱，因?yàn)槟鷨净氐睦斫饪赡懿荒敲赐耆?/p>

通常合格的代碼應(yīng)該具備以下性質(zhì)：正確性、清晰性、規(guī)范性、一致性、高效性等(根據(jù)優(yōu)先級別排序)。

1.正確性是指代碼邏輯必須正確，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能。

2.清晰性是指代碼必須簡明、易懂，注釋準(zhǔn)確沒有歧義。

3.規(guī)范性是指代碼必須符合企業(yè)或部門所定義的共同規(guī)范包括命名規(guī)則，代碼風(fēng)格等等。

4.一致性是指代碼必須在命名上(如：相同功能的變量盡量采用相同的標(biāo)示符)、風(fēng)格上都保持統(tǒng)一。

5.高效性是指代碼不但要滿足以上性質(zhì)，而且需要盡可能降低代碼的執(zhí)行時(shí)間。

2單元測試步驟

在代碼編寫完成后的單元測試工作主要分為兩個(gè)步驟人工靜態(tài)檢查和動態(tài)執(zhí)行跟蹤。

人工靜態(tài)檢查是測試的第一步，這個(gè)階段工作主要是保證代碼算法的邏輯正確性(盡量通過人工檢查發(fā)現(xiàn)代碼的邏輯錯(cuò)誤)、清晰性、規(guī)范性、一致性、算法高效性。并盡可能的發(fā)現(xiàn)程序中沒有發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。

第二步是通過設(shè)計(jì)測試用例，執(zhí)行待測程序來跟蹤比較實(shí)際結(jié)果與預(yù)期結(jié)果來發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。經(jīng)驗(yàn)表明，使用人工靜態(tài)檢查法能夠有效的發(fā)現(xiàn)30%到70%的邏輯設(shè)計(jì)和編碼錯(cuò)誤。但是代碼中仍會有大量的隱性錯(cuò)誤無法通過視覺檢查發(fā)現(xiàn)，必須通過跟蹤調(diào)試法細(xì)心分析才能夠捕捉到。所以，動態(tài)跟蹤調(diào)試方法也成了單元測試的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

3人工檢查

通常在人工檢查階段必須執(zhí)行以下項(xiàng)目的活動：

第一、檢查算法的邏輯正確性;確定所編寫的代碼算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義(如：隊(duì)列、堆棧等)是否實(shí)現(xiàn)了模塊或方法所要求的功能。

第二、模塊接口的正確性檢查;確定形式參數(shù)個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)類型、順序是否正確;確定返回值類型及返回值的正確性。

第三、輸入?yún)?shù)有沒有作正確性檢查;如果沒有作正確性檢查，確定該參數(shù)是否的確無需做參數(shù)正確性檢查，否則請?zhí)砑由蠀?shù)的正確性檢查。經(jīng)驗(yàn)表明，缺少參數(shù)正確性檢查的代碼是造成軟件系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因之一。

第四、調(diào)用其他方法接口的正確性;檢查實(shí)參類型正確與否、傳入的參數(shù)值正確與否、個(gè)數(shù)正確與否，特別是具有多態(tài)的方法。返回值正確與否，有沒有誤解返回值所表示的意思。最好對每個(gè)被調(diào)用的方法的返回值用顯濕代碼作正確性檢查，如果被調(diào)用方法出現(xiàn)異?；蝈e(cuò)誤程序應(yīng)該給予反饋，并添加適當(dāng)?shù)某鲥e(cuò)處理代碼。

第五、出錯(cuò)處理;模塊代碼要求能預(yù)見出錯(cuò)的條件，并設(shè)置適當(dāng)?shù)某鲥e(cuò)處理，以便在一旦程序出錯(cuò)時(shí)，能對出錯(cuò)程序重做安排，保證其邏輯的正確性，這種出錯(cuò)處理應(yīng)當(dāng)是模塊功能的一部分。若出現(xiàn)下列情況之一，則表明模塊的錯(cuò)誤處理功能包含有錯(cuò)誤或缺陷：出錯(cuò)的描述難以理解;出錯(cuò)的描述不足以對錯(cuò)誤定位，不足以確定出錯(cuò)的原因;顯示的錯(cuò)誤信息與實(shí)際的錯(cuò)誤原因不符;對錯(cuò)誤條件的處理不正確;在對錯(cuò)誤進(jìn)行處理之前，錯(cuò)誤條件已經(jīng)引起系統(tǒng)的干預(yù)等。

第六、保證表達(dá)式、SQL語句的正確性;檢查所編寫的SQL語句的語法、邏輯的正確性。對表達(dá)式應(yīng)該保證不含二義性，對于容易產(chǎn)生歧義的表達(dá)式或運(yùn)算符優(yōu)先級(如：《、=、》、&&、||、++、--等)可以采用擴(kuò)號“()”運(yùn)算符避免二義性，這樣一方面能夠保證代碼的正確可靠，同時(shí)也能夠提高代碼的可讀性。

第七、檢查常量或全局變量使用的正確性;確定所使用的常量或全局變量的取值和數(shù)值、數(shù)據(jù)類型;保證常量每次引用同它的取值、數(shù)值和類型的一致性。

第八、表示符定義的規(guī)范一致性;保證變量命名能夠見名知意，并且簡潔但不宜過長或過短、規(guī)范、容易記憶、最好能夠拼讀。并盡量保證用相同的表示符代表相同功能，不要將不同的功能用相同的表示符表示;更不要用相同的表示符代表不同的功能意義。

第九、程序風(fēng)格的一致性、規(guī)范性;代碼必須能保證符合企業(yè)規(guī)范，保證所有成員的代碼風(fēng)格一致、規(guī)范、工整。例如對數(shù)組做循環(huán)，不要一會兒采用下標(biāo)變量從下到上的方式(如：for(I=0;I++;I<10))，一會兒又采用從上到下的方式(如：for(I=10;I--;I>0));應(yīng)該盡量采用統(tǒng)一的方式，或則統(tǒng)一從下到上，或則統(tǒng)一從上到下。建議采用for循環(huán)和While循環(huán)，不要采用do{}while循環(huán)等。

第十、檢查程序中使用到的神秘?cái)?shù)字是否采用了表示符定義。神秘的數(shù)字包括各種常數(shù)、數(shù)組的大小、字符位置、變換因子以及程序中出現(xiàn)的其他以文字形式寫出的數(shù)值。在程序源代碼里，一個(gè)具有原本形式的數(shù)對其本身的重要性或作用沒提供任何指示性信息，它們也導(dǎo)致程序難以理解和修改。對于這類神秘?cái)?shù)字必須采用相應(yīng)的標(biāo)量來表示;如果該數(shù)字在整個(gè)系統(tǒng)中都可能使用到務(wù)必將它定義為全局常量;如果該神秘?cái)?shù)字在一個(gè)類中使用可將其定義為類的屬性(Attribute)，如果該神秘?cái)?shù)字只在一個(gè)方法中出現(xiàn)務(wù)必將其定義為局部變量或常量。

第十一、檢查代碼是否可以優(yōu)化、算法效率是否最高。如：SQL語句是否可以優(yōu)化，是否可以用1條SQL語句代替程序中的多條SQL語句的功能，循環(huán)是否必要，循環(huán)中的語句是否可以抽出到循環(huán)之外等。

第十二、檢查您的程序是否清晰簡潔容易理解。注意：冗長的程序并不一定不是清晰的。

第十三、檢查方法內(nèi)部注釋是否完整;是否清晰簡潔;是否正確的反映了代碼的功能，錯(cuò)誤的注釋比沒有注釋更糟;是否做了多余的注釋;對于簡單的一看就懂的代碼沒有必要注釋。

第十四、檢查注釋文檔是否完整;對包、類、屬性、方法功能、參數(shù)、返回值的注釋是否正確且容易理解;是否會落了或多了某個(gè)參數(shù)的注釋，參數(shù)類型是否正確，參數(shù)的限定值是否正確。特別是對于形式參數(shù)與返回值中關(guān)于神秘?cái)?shù)值的注釋，如：類型參數(shù)應(yīng)該指出1.代表什么，2.代表什么，3.代表什么等。對于返回結(jié)果集(ResultSet)的注釋，應(yīng)該注釋結(jié)果集中包含那些字段及字段類型、字段順序等。

4動態(tài)執(zhí)行跟蹤定的工作量。特別是樁模塊，不能只簡單地給出“曾經(jīng)進(jìn)入”的信息。為了能夠正確的測試軟件，樁模塊可能需要模擬實(shí)際子模塊的功能，這樣樁模塊的建立就不是很輕松了。圖2單元測試的測試環(huán)境編寫樁模塊是困難費(fèi)時(shí)的，其實(shí)也是完全可以避免編寫樁模塊的;只需在項(xiàng)目進(jìn)度管理時(shí)將實(shí)際樁模塊的代碼編寫工作安排在被測模塊前編寫即可。而且這樣可以提高測試工作的效率，提高實(shí)際樁模塊的測試頻率從而更有效的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，為了保證能夠向上一層級提供穩(wěn)定可靠的實(shí)際樁模塊，為后續(xù)模塊測試打下良好的基礎(chǔ)，驅(qū)動模塊還是必不可少的。對于每一個(gè)包或子系統(tǒng)我們可以根據(jù)所編寫的測試用例來編寫一個(gè)測試模塊類來做驅(qū)動模塊，用于測試包中所有的待測試模塊。而最好不要在每個(gè)類中用一個(gè)測試函數(shù)的方法，來測試跟蹤類中所有的方法。這樣的好處在于：1.能夠同時(shí)測試包中所有的方法或模塊，也可以方便的測試跟蹤指定的模塊或方法。2.能夠聯(lián)合使用所有測試用例對同一段代碼執(zhí)行測試，發(fā)現(xiàn)問題。3.便以回歸測試，當(dāng)某個(gè)模塊作了修改之后，只要執(zhí)行測試類就可以執(zhí)行所有被測的模塊或方法。這樣不但能夠方便得檢查、跟蹤所修改的代碼，而且能夠檢查出修改對包內(nèi)相關(guān)模塊或方法所造成的影響，使修改引進(jìn)的錯(cuò)誤得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。4.復(fù)用測試方法，使測試單元保持持久性，并可以用既有的測試來編寫相關(guān)測試。5.將測試代碼與產(chǎn)品代碼分開，使代碼更清晰、簡潔;提高測試代碼與被測代碼的可維護(hù)性。4.3跟蹤調(diào)試跟蹤調(diào)試不但是深入測試代碼的最佳方法，而且也是程序調(diào)試發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤根源的有利工具。測試類設(shè)計(jì)完成后，最好能借助代碼排錯(cuò)工具來跟蹤調(diào)試待測代碼段以深入的檢查代碼的邏輯錯(cuò)誤?，F(xiàn)有的代碼開發(fā)工具(如：JBuilder)一般都集成了這類排錯(cuò)工具。排錯(cuò)工具一般由執(zhí)行控制程序、執(zhí)行狀態(tài)查詢程序、跟蹤程序組成。執(zhí)行控制程序包括斷點(diǎn)定義、斷點(diǎn)撤銷、單步執(zhí)行、斷點(diǎn)執(zhí)行、條件執(zhí)行等功能。執(zhí)行狀態(tài)查詢程序包括寄存器、堆棧狀態(tài)、變量、代碼等與程序相關(guān)的各種狀態(tài)信息的查詢。跟蹤程序用以跟蹤程序執(zhí)行過程中所經(jīng)歷的事件序列(如：分支、子程序調(diào)用等)。程序員可通過對程序執(zhí)行過程中各種狀態(tài)的判別進(jìn)行程序錯(cuò)誤的識別、定位及改正。對于模塊的單元跟蹤調(diào)試，最好能夠做到對被測模塊的每次修改，都對每個(gè)測試用例進(jìn)行跟蹤執(zhí)行一遍以排除所有可能出現(xiàn)或引進(jìn)的錯(cuò)誤。在時(shí)間有限的情況下也必須調(diào)用驅(qū)動模塊對所有的測試用例執(zhí)行一次，并對出現(xiàn)錯(cuò)誤或異常的測試用例跟蹤執(zhí)行一次，以發(fā)現(xiàn)問題的根源。排錯(cuò)過程往往是一個(gè)艱苦的過程，特別是那種算法復(fù)雜、調(diào)用子模塊較多的模塊，對于錯(cuò)誤的定位來說并不是一件容易的事情。盡管排錯(cuò)不是一門好學(xué)的技術(shù)(有時(shí)人們更愿意稱之為藝術(shù))，但還是有若干行之有效的方法和策略，下面介紹幾種排錯(cuò)時(shí)應(yīng)該采用的方法策略。1.斷點(diǎn)設(shè)置，設(shè)置斷點(diǎn)對源程序?qū)嵭袛帱c(diǎn)跟蹤將能夠大大提高排錯(cuò)的效率。通常斷點(diǎn)的設(shè)置除了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與錯(cuò)誤信息來設(shè)置外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾種類行的語句。1)函數(shù)調(diào)用語句。子函數(shù)的調(diào)用語句是測試的重點(diǎn)，一方面由于在調(diào)用子函數(shù)時(shí)可能引起接口引用錯(cuò)誤，另一方面可能是子函數(shù)本身的錯(cuò)誤。2)判定轉(zhuǎn)移/循環(huán)語句。判定語句常常會由于邊界值與比較優(yōu)先級等問題引起錯(cuò)誤或失效而作出錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)移。因此，對于判定轉(zhuǎn)移/循環(huán)語句也是一個(gè)重要的測試點(diǎn)。3)SQL語句。對于數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序來說，SQL語句常常會在模塊中占比較重要的業(yè)務(wù)邏輯，而且比較復(fù)雜。因此，它也屬于比較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的語句。4)復(fù)雜算法段。出錯(cuò)的概率常與算法的復(fù)雜度成正比。所以越復(fù)雜的算法越需要作重點(diǎn)跟蹤，如遞歸、回朔等算法。2.可疑變量查看，在跟蹤執(zhí)行狀態(tài)下當(dāng)程序停止在某條語句時(shí)可以查看變量的當(dāng)前值和對象的當(dāng)前屬性。通過對比這些變量當(dāng)前值與預(yù)期值可以輕松的定位程序問