《軟件質量與測試》課件第七章面向對象測試

本章內(nèi)容7.1面向對象測試概述7.2面向對象分析測試7.3面向對象設計測試7.4面向對象單元測試7.5面向對象的集成測試沈陽師范大學軟件學院1本節(jié)內(nèi)容7.1面向對象測試的概述7.1.1傳統(tǒng)的軟件開發(fā)存在的問題7.1.2面向對象技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試沈陽師范大學軟件學院27.1.1傳統(tǒng)的軟件開發(fā)存在的問題7.1.1傳統(tǒng)的軟件開發(fā)存在的問題（1）軟件重用性差（2）軟件可維護性差（3）開發(fā)出的軟件不易滿足用戶需求沈陽師范大學軟件學院37.1.2面向對象技術7.1.2.1基本概念（1）對象（2）對象的狀態(tài)和行為（3）類（4）類的結構（類間關系）（5）消息和方法沈陽師范大學軟件學院47.1.2面向對象技術7.1.2.2面向對象特征封裝繼承多態(tài)沈陽師范大學軟件學院57.1.2面向對象技術7.1.2.3面向對象軟件開發(fā)方法與傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法的區(qū)別：（1）調(diào)查、分析系統(tǒng)需求，建立一個全面、合理、統(tǒng)一的模型。（2）對象設計。（3）程序實現(xiàn)。沈陽師范大學軟件學院67.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試：

面向對象的開發(fā)模型突破了傳統(tǒng)的瀑布模型，將開發(fā)分為面向對象分析（OOA），面向對象設計（OOD），和面向對象編程（OOP）三個階段。針對這種開發(fā)模型，結合傳統(tǒng)的測試步驟的劃分，我們把面向對象的軟件測試分為：面向對象分析的測試，面向對象設計的測試，面向對象編程的測試，面向對象單元測試，面向對象集成測試，面向對象系統(tǒng)測試。沈陽師范大學軟件學院77.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試：在傳統(tǒng)的面向過程程序中，對于函數(shù) y=Function(x);

只需要考慮一個函數(shù)（Function()）的行為特點，在面向對象程序中，你不得不同時考慮基類函數(shù)（Base::Function()）的行為和繼承類函數(shù)（Derived::Function()）的行為。面向對象程序的結構不再是傳統(tǒng)的功能模塊結構，作為一個整體，原有集成測試所要求的逐步將開發(fā)的模塊搭建在一起進行測試的方法已不可能。沈陽師范大學軟件學院87.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試：面向對象軟件測試是根據(jù)面向對象的軟件開發(fā)過程結合面向對象的特點提出的。它包括分析與設計模型測試技術、類測試技術、對象交互測試技術、類層次結構測試技術、面向對象系統(tǒng)測試技術5大部分。沈陽師范大學軟件學院97.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試：面向對象軟件對每個開發(fā)階段都有不同以往的要求和結果，已經(jīng)不可能用功能細化的觀點來檢測面向對象分析和設計的結果。針對面向對象軟件的開發(fā)特點，應該有一種新的測試模型。沈陽師范大學軟件學院107.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試技術7.1.3面向對象軟件開發(fā)和測試：面向對象軟件對每個開發(fā)階段都有不同以往的要求和結果，已經(jīng)不可能用功能細化的觀點來檢測面向對象分析和設計的結果。針對面向對象軟件的開發(fā)特點，應該有一種新的測試模型。沈陽師范大學軟件學院11本節(jié)內(nèi)容7.2面向對象分析測試7.2.1面向對象模型7.2.2對類和對象范圍的測試7.2.3對結構范圍的測試7.2.4對結構范圍的測試7.2.5對主題的測試7.2.6對定義的屬性和實例關聯(lián)的測試7.2.7對定義的服務和消息關聯(lián)的測試沈陽師范大學軟件學院127.2.1面向對象模型7.2.1面向對象模型沈陽師范大學軟件學院13OOAOODOOPOOATestOODTestOOPTestOOUnitTestOOIntegrateTestOOSystemTest7.2.1面向對象模型7.2.1面向對象模型OOA：將問題空間中實現(xiàn)的功能進行抽象，問題空間中的實例抽象為對象，用對象的結構反映問題空間的復雜關系，用屬性和服務表示實例的特殊性和行為OOD：建立類結構或進一步構造類庫，實現(xiàn)分析結果對問題空間的抽象。OOP：軟件的計算機實現(xiàn)。沈陽師范大學軟件學院147.2.1面向對象模型7.2.1面向對象模型OOA：將問題空間中實現(xiàn)的功能進行抽象，問題空間中的實例抽象為對象，用對象的結構反映問題空間的復雜關系，用屬性和服務表示實例的特殊性和行為OOD：建立類結構或進一步構造類庫，實現(xiàn)分析結果對問題空間的抽象。OOP：軟件的計算機實現(xiàn)。沈陽師范大學軟件學院157.2.2對類和對象范圍的測試7.2.2對類和對象范圍的測試OOA直接映射問題空間，全面地在問題空間中實現(xiàn)功能的現(xiàn)實抽象化。OOA必須回答：（1）為完成用戶要求，系統(tǒng)應提供哪些功能（2）系統(tǒng)應由哪些對象構成（3）每個對象應有哪些屬性和服務（4）對象間應有怎樣的聯(lián)系沈陽師范大學軟件學院167.2.2對類和對象范圍的測試7.2.2對類和對象范圍的測試OOA中認定的對象是對問題空間中的結構，其他系統(tǒng)，設備，被記憶的事件，系統(tǒng)涉及的人員等實際實例的抽象。對它的測試可以從如下方面考慮：（1）抽象的對象是否全面，是否問題空間中所有涉及到的實例都反映在認定的抽象對象中。（2）認定的對象是否具有多個屬性。只有一個屬性的對象通常應看成其他對象的屬性，而不是抽象為獨立的對象。沈陽師范大學軟件學院177.2.2對類和對象范圍的測試7.2.2對類和對象范圍的測試

（3）對認定為同一對象的實例是否有共同的，區(qū)別于其他實例的共同屬性。（4）對認定為同一對象的實例是否提供或需要相同的服務，如果服務隨著不同的實例而變化，認定的對象就需要分解或利用繼承性來分類表示。（5）認定的對象的名稱應該盡量準確，適用。OA中認定的對象是對問題空間中的結構，其他系統(tǒng)，設備，被記憶的事件，系統(tǒng)涉及的人員等實際實例的抽象。對它的測試可以從如下方面考慮：沈陽師范大學軟件學院187.2.2對類和對象范圍的測試7.2.2對類和對象范圍的測試如何在眾多調(diào)查資料中進行確定類與對象呢？解決這一問題的方法一般包含以下幾個方面（1）基礎素材（2）潛在的對象（3）確定對象（4）圖形表示，用圖形化描述類和對象沈陽師范大學軟件學院197.2.3對結構范圍的測試7.2.3對結構范圍的測試結構表示問題空間的復雜程度。標識結構的目的在于管理問題域模型。在OOA中，結構是指泛化—特化結構(isa)和整體—部分結構(hasa)兩部分的總和。沈陽師范大學軟件學院207.2.3對結構范圍的測試7.2.3對結構范圍的測試1、確定泛化—特化結構（分類結構）對于結構中的一種對象，尤其是處于高層的對象，是否在問題空間中含有不同于下一層對象的特殊性可能，即是否能派生出下一層對象對于結構中的一種對象，尤其是處于同一低層的對象，是否能抽象出現(xiàn)實中有有意義的更一般的上層對象對所有認定的對象，是否能在問題空間內(nèi)向上層抽象出在現(xiàn)實中有意義的對象高層的對象的特性是否完全體現(xiàn)下層的共性低層的對象是否有高層特性基礎上的特殊性沈陽師范大學軟件學院217.2.3對結構范圍的測試7.2.3對結構范圍的測試2、確定整體—部分結構（組裝結構）整體（對象）和部分（對象）的組裝關系是否符合現(xiàn)實的關系整體（對象）和部分（對象）是否在考慮的問題空間中的有實際應用整體（對象）是否遺漏了反映在問題空間中有用的部件部分（對象）是否能夠在問題空間中組裝新的有現(xiàn)實意義的整體（對象）沈陽師范大學軟件學院227.2.4對主題的測試7.2.4對主題的測試

主題是一種知道研究和處理大型復雜模型的機制。有助于分解系統(tǒng)，區(qū)分結構，避免過多的信息量同時出現(xiàn)所帶來的麻煩。主題的確定可以幫助人們從一個更高的層次上觀察和表達系統(tǒng)的總體模型。主題如同文章對個部分內(nèi)容的概要。沈陽師范大學軟件學院237.2.4對主題的測試7.2.4對主題的測試對主題層的測試應該考慮以下方面：依據(jù)GeorgeMiler的“7+2”原則，如果主題個數(shù)超過7個，就要求對有較密切屬性和服務的主題進行歸并。主題所反映的一組對象和結構是否具有相同和相近的屬性和服務。認定的主題是否是對象和結構更高層的抽象，是否便于理解OOA結果的概括。主題間的消息聯(lián)系（抽象）是否代表了主題所反映的對象和結構之間的所有關聯(lián)。沈陽師范大學軟件學院247.2.5對定義的屬性和實例關聯(lián)的測試7.2.5對定義的屬性和實例關聯(lián)的測試屬性是用來描述對象或結構所反映的實例的特性。而實例關聯(lián)是反映實例集合間的映射關系。對屬性和實例關聯(lián)的測試從如下方面考慮：定義的屬性是否對相應的對象和分類結構的每個現(xiàn)實實例都適用。定義的屬性在現(xiàn)實世界是否與這種實例關系密切。定義的屬性在問題空間是否與這種實例關系密切。定義的屬性是否能夠不依賴于其他屬性被獨立理解。定義的屬性在分類結構中的位置是否恰當，低層對象的共有屬性是否在上層對象屬性體現(xiàn)。在問題空間中每個對象的屬性是否定義完整。定義的實例關聯(lián)是否符合現(xiàn)實。在問題空間中實例關聯(lián)是否定義完整，特別需要注意1-多和多-多的實例關聯(lián)。沈陽師范大學軟件學院257.2.5對定義的屬性和實例關聯(lián)的測試7.2.5對定義的屬性和實例關聯(lián)的測試具體步驟如下：1、確定屬性的范圍2、實例連接3、詳細說明屬性和實例連接的約束沈陽師范大學軟件學院267.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試7.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試對象接到消息后所執(zhí)行的操作稱為為它提供的服務。描述了系統(tǒng)需要執(zhí)行的處理和功能。定義服務的目的在于定義對象的行為和對象間的通信（消息連接）。事實上，兩個對象之間可能存在著由于通信需要而形成的關系，即消息連接。消息連接表示從一個對象發(fā)送消息到另一個對象，由那個對象完成某些處理。沈陽師范大學軟件學院277.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試7.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試

確定服務的具體解決方法包括四個基本步驟：1、識別對象狀態(tài)2、識別所要請求的服務3、識別消息連接4、定義服務沈陽師范大學軟件學院287.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試7.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試對定義的服務和消息關聯(lián)的測試從以下方面進行：對象和結構在問題空間的不同狀態(tài)是否定義了相應的服務。對象或結構所需要的服務是否都定義了相應的消息關聯(lián)。定義的消息關聯(lián)所指引的服務提供是否正確。沿著消息關聯(lián)執(zhí)行的線程是否合理，是否符合現(xiàn)實過程。定義的服務是否重復，是否定義了能夠得到的服務。沈陽師范大學軟件學院297.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試7.2.5對定義的服務和消息關聯(lián)的測試對定義的服務和消息關聯(lián)的測試從以下方面進行：對象和結構在問題空間的不同狀態(tài)是否定義了相應的服務。對象或結構所需要的服務是否都定義了相應的消息關聯(lián)。定義的消息關聯(lián)所指引的服務提供是否正確。沿著消息關聯(lián)執(zhí)行的線程是否合理，是否符合現(xiàn)實過程。定義的服務是否重復，是否定義了能夠得到的服務。沈陽師范大學軟件學院30本節(jié)內(nèi)容7.3面向對象設計的測試7.3.1面向對象設計概述7.3.2確定測試的問題域7.3.3人機交互部件設計的測試沈陽師范大學軟件學院317.3.1面向對象設計概述7.3.1面向對象設計概述面向對象設計（OOD）采用“造型的觀點”，以OOA為基礎歸納出類，并建立類結構或進一步構造成類庫，實現(xiàn)分析結果對問題空間的抽象。OOD歸納的類，可以是對象簡單的延續(xù)，可以是不同對象的相同或相似的服務。由此可見，OOD不是在OOA上的另一思維方式的大動干戈，而是OOA的進一步細化和更高層的抽象。面向對象設計（OOD）是以OOA歸納出的類為基礎，建立類結構甚至進一步構造成類庫，實現(xiàn)分析結果對問題空間的抽象。沈陽師范大學軟件學院327.3.1面向對象設計概述7.3.1面向對象設計概述

OOD設計模型有四個部分和五個層次組成：問題空間部件PDC人機交互部件HIC任務管理部件TMC數(shù)據(jù)管理部件DMC沈陽師范大學軟件學院337.3.1面向對象設計概述7.3.1面向對象設計概述五個層次為主題層、類與對象層、結構層、屬性層和服務層。這五個層次分別面向對象分析方法中的定義主題、確定對象、確定結構、定義屬性、確定服務等行動。沈陽師范大學軟件學院34問題空間部件人機交互部件任務管理部件數(shù)據(jù)管理部件主題層類與對象層結構層屬性層服務層問題空間部件人機交互部件任務管理部件數(shù)據(jù)管理部件結構層7.3.1面向對象設計概述7.3.1面向對象設計概述從以下方面對OOD進行測試：確定測試的問題域人機交互部分設計的測試對認定的類的測試對構造的類層次結構的測試對類庫支持的測試對測試結果及對模型的測試覆蓋率進行評估沈陽師范大學軟件學院357.3.2確定測試的問題域7.3.2確定測試的問題域在面向對象設計中，面向對象分析（OOA）的結果恰好符合面向對象設計的問題空間部分，因此OOA的結果就是OOD部分模型的一個完整部分。為了解決一些特定設計所需要考慮的實際變化，要對OOA的結果進行一些改進和增補。根據(jù)需求的變化，對OOA產(chǎn)生的模型中的某些類與對象、結構、屬性、操作進行組合與分解。根據(jù)OOD的附加原則，增加必要的類、屬性和關系。沈陽師范大學軟件學院367.3.2確定測試的問題域7.3.2確定測試的問題域1、復用設計

2、把問題域相關的類關聯(lián)起來

3、加入一般化類以建立類間協(xié)議

4、調(diào)整繼承支持級別

5、改進性嫩

6、加入較低層的構件沈陽師范大學軟件學院377.3.3人機交互部件設計的測試7.3.3人機交互部件設計的測試OOA階段給出所需的屬性和操作，同時必須根據(jù)需求把交互的細節(jié)加入到用戶界面的設計中，包括有效的人機交互所必須的實際顯示和輸入。人機交互部件的測試策略由以下幾個方面構成：用戶分類；描述人及任務腳本；設計命令層；設計詳細的交互；繼續(xù)做原型；設計HIC類；根據(jù)圖形用戶界面進行設計；沈陽師范大學軟件學院38本節(jié)內(nèi)容7.4面向對象的單元測試7.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容7.4.2單元測試開始的時間7.4.3單元測試的人員7.4.4單元測試方法7.4.5方法的測試7.4.6測試程度沈陽師范大學軟件學院397.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容7.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容

面向對象的單元測試的對象是軟件設計的最小單位—類。單元測試的依據(jù)是詳細設計，單元測試應對類中所有重要的屬性和方法設計測試用例，以發(fā)現(xiàn)類內(nèi)部的錯誤。單元測試多采用白盒測試技術，系統(tǒng)內(nèi)多個類快可以并行進行測試。沿用單元測試概念，實際測試類成員函數(shù)。一些傳統(tǒng)的測試方法在面向對象的單元測試中都可以使用，如等價類劃分、邊界值分析、因果圖、邏輯覆蓋、路徑分析法等。沈陽師范大學軟件學院407.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容7.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容

面向對象的單元就是類，單元測試實際測試的就是對類的測試。類測試的目的主要確保一個類的代碼能夠完全滿足類的說明所描述的要求。沈陽師范大學軟件學院417.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容7.4.1面向對象單元測試的內(nèi)容

面向對象的單元就是類，單元測試實際測試的就是對類的測試。類測試的目的主要確保一個類的代碼能夠完全滿足類的說明所描述的要求。沈陽師范大學軟件學院427.4.2單元測試開始的時間7.4.2單元測試開始的時間

單元測試開始的時間一般在完全說明了這個類，并且準備對其編碼后不久。單元測試開始時要制定一個測試計劃。在反復迭代的過程中，類的實現(xiàn)和說明在進程中可能會發(fā)生變化，所以應該在軟件的其他部件使用該類之前對類進行測試，同時還有必要執(zhí)行回歸測試。沈陽師范大學軟件學院437.4.3單元測試的人員7.4.3單元測試的人員

由另一個類的開發(fā)人員編寫測試計劃，由該類的開發(fā)人員完成測試，避免對類說明的錯誤理解沈陽師范大學軟件學院447.4.4單元測試方法7.4.4單元測試方法

單元測試的方法有代碼檢查和執(zhí)行測試用例。在某些情況下，用代碼檢查代替基于執(zhí)行的測試方法是可行的，但是，代碼檢查也存在以下兩個不利之處：代碼檢查容易受人為因素影響代碼檢查在回歸測試方面明顯需要更多的工作量沈陽師范大學軟件學院457.4.4單元測試方法7.4.4單元測試方法類測試按順序分為以下三部分：基于服務的測試：測試類中的每個方法。基于狀態(tài)的測試：測試類的實例在其生命周期各個狀態(tài)下的情況?；陧憫獱顟B(tài)的測試：從類和對象的責任出發(fā)，以外界向對象發(fā)送特定消息序列的方法來測試對象的各個響應狀態(tài)。沈陽師范大學軟件學院467.4.5方法的測試7.4.5方法的測試在測試類的功能實現(xiàn)時，應該首先保證類成員函數(shù)的正確性。測試時主要考慮封裝在類中的一個方法對數(shù)據(jù)進行的操作，可以采用傳統(tǒng)的模塊測試方法，通過向所在對象發(fā)消息來執(zhí)行，它的執(zhí)行與狀態(tài)有關。傳統(tǒng)的針對模塊的設計測試用例的技術，如等價劃分、邊界值分析、因果圖、邏輯覆蓋、路徑覆蓋等方法，仍然可以作為測試類中每個方法的主要技術。沈陽師范大學軟件學院477.4.5方法的測試7.4.5方法的測試在面向對象的系統(tǒng)中的方法，是通過消息來驅動執(zhí)行的，要測試類中的方法，必須用一個驅動程序對被測方法發(fā)送一條消息以驅動其執(zhí)行，如果被測模塊或方法中調(diào)用了其他模塊或方法，則需要設計一個模擬被調(diào)子程序功能的存根程序，驅動程序、存根程序及被測模塊或方法組成一個獨立的可執(zhí)行單元。沈陽師范大學軟件學院487.4.5方法的測試7.4.5方法的測試在面向對象軟件中，在保證單個方法功能正確的基礎上，還應該處理好測試方法之間的協(xié)助關系。為了提高方法的重用性，設計方法的一個準則是提高方法的內(nèi)聚，即在一個方法中只完成單個功能。對于繼承過來的方法，也要加以測試。運行測試用例的時候，必須提供能夠實例化的樁類，以及起驅動器作用的“主程序”類，來提供和分析測試用例。。沈陽師范大學軟件學院497.4.6測試程度7.4.6測試程度可以根據(jù)已經(jīng)測試了多少類的實現(xiàn)和多少類的說明來衡量測試的充分性。通常需要將這兩者都考慮到，希望測試到操作和狀態(tài)轉換的各種組合情況。一個對象能維持自己的狀態(tài)，而狀態(tài)一般來說也會影響操作的含義。沈陽師范大學軟件學院50本節(jié)內(nèi)容7.5面向對象的集成測試7.5.1面向對象集成測試的內(nèi)容7.5.2基于類間協(xié)作關系的橫向測試7.5.3基于類間繼承關系的縱向測試沈陽師范大學軟件學院517.5.1面向對象集成測試的內(nèi)容7.5.1面向對象集成測試的內(nèi)容傳統(tǒng)的集成測試，是由底向上通過集成完成的功能模塊進行測試，一般可以在部分程序編譯完成的情況下進行。對于面向對象程序，相互調(diào)用的功能是散布在程序的不同類中，類通過消息相互作用申請和提供服務。類的行為與它的狀態(tài)密切相關，狀態(tài)不僅僅是體現(xiàn)在類數(shù)據(jù)成員的值，也許還包括其他類中的狀態(tài)信息。由此可見，類相互依賴極其緊密，根本無法在編譯不完全的程序上對類進行測試。面向對象的集成測試通常需要在整個程序編譯完成后進行。面向對象程序具有動態(tài)特性，程序的控制流往往無法確定，因此也只能對整個編譯后的程序做基于黑盒的集成測試。沈陽師范大學軟件學院527.5.1面向對象集成測試的內(nèi)容7.5.1面向對象集成測試的內(nèi)容把一組相互有影響的類看作一個整體稱為類簇。類簇的測試主要依據(jù)系統(tǒng)中相關類的層次關系，檢查類之間相互作用的正確性，即檢查各相關類之間消息連接的合法性、子類的繼承性與父類的一致性、動態(tài)綁定執(zhí)行的正確性、類簇協(xié)同完成系統(tǒng)功能的正確性等。其測試有兩種不同策略：基于類間協(xié)作關系的橫向測試和基于類間繼承關系的縱向測試。沈陽師范大學軟件學院537.5.2基于類間協(xié)作關系的橫向測試7.5.2基于類間協(xié)作關系的橫向測試由系統(tǒng)的一個輸入事件為激勵，對其觸發(fā)的一組類進行測試，執(zhí)行相應的操作/消息處理路徑，最后終止于某一輸出時間。應用回歸測試對以測試過的類集再重新執(zhí)行一次，以保證加入新類時不會產(chǎn)生意外的結果沈陽師范大學軟件學院547.5.3基于類間繼承關系的縱向測試7.5.3基于類間繼承關系的縱向測試首先通過測試獨立的類來開始構造系統(tǒng)，在獨立類測試完成后，進行下一層繼承獨立類的類的測試，這個依賴類層次的測試序列一直循環(huán)執(zhí)行到構造完整個系統(tǒng)為止。集成測試在面向對象系統(tǒng)中屬于應用生命周期的一個階段，可在兩個層次上進行：對一個新類進行測試，并測試在定義中所涉及的那些類的集成。將各部件集合在一起組成完整的系統(tǒng)進行測試。沈陽師范大學軟件學院557.5.3基于類間繼承關系的縱向測試7.5.3基于類間繼承關系的縱向測試

面向對象的集成測試能夠檢測出相對獨立的單元測試無法檢測出的那些類相互作用