面向对象软件的测试

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2004 年 9 月 12 日 星 期日
面向对象软件的测试
作者：不祥
一
摘要(Abstract) 面向对象技术在软件工程中的推广使用，使得传统的测试技术和方法受到了极大的冲击。对面向对象技术所
引入的新特点，传统的测试技术已经无法有效的进行测试。对面向对象软件的测试，测试策略或方法都需要出现 相应的变革或更新。 就此，本文结合传统的测试技术，针对面向对象技术新特性在测试中所引发的问题，提出一种测试模型 。首 先，以软件工程中面向对象软件开发模式为参考，分别在面向对象分析，面向对象设计，面向对象编程三个阶段， 依据各阶段的地位，作用，实现目标，具体阐述测试目的和应该注意的测试点。其次，依照传统的三个测试步骤： 单元测试，集成测试，系统测试，借鉴传统测试方法有用的部分，论述如何有效的对面向对象软件进行测试 。最 后，完成 ZXM10 收发台软件测试。 二 关键词(Key Words) test） 面向对象（OO: Object-Orient和结构的基础上更高一层的抽象，是为了提供 OOA 分析结果的可见性，如同文章对各部分内容
特殊可能性，即是否能派生出下一层对象。
对认定的组装结构的测试从如下方面入手： 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 整体（对象）和部件（对象）的组装关系是否符合现实的关系。 整体（对象）的部件（对象）是否在考虑的问题空间中有实际应用。 整体（对象）中是否遗漏了反映在问题空间中有用的部件（对象）。 部件（对象）是否能够在问题空间中组装新的有现实意义的整体（对象）。
OO Unit
OO System
Test 和 OOD
是对分析结果和设计结果的测试，主要是对分析设计产生的文本进行，是软件开
发前期的关键性测试。OOP Test 主要针对编程风格和程序代码实现进行测试，其主要的测试内容在面向对象单 元测试和面向对象集成测试中体现。面向对象单元测试是对程序内部具体单一的功能模块的测试 ，如果程序是用 C++语言实现，主要就是对类成员函数的测试。面向对象单元测试是进行面向对象集成测试的基础。面向对象集 成测试主要对系统内部的相互服务进行测试，如成员函数间的相互作用，类间的消息传递等。面向对象集成测试 不但要基于面向对象单元测试，更要参见 OOD 或 OOD Test 结果（详见后叙述）。面向对象系统测试是基于面向 对象集成测试的最后阶段的测试，主要以用户需求为测试标准，需要借鉴 OOA 或 OOA Test 结果。 尽管上述各阶段的测试构成一相互作用的整体，但其测试的主体、方向和方法各有不同，且为叙述的方便 ， 本文接下来将从 OOA，OOD，OOP，单元测试，集成测试，系统测试六个方面分别介绍对面向对象软件的测试。 对由 OOA，OOP，OOD 这三个开发阶段所构成的开发模型、各阶段应该完成的目标以及结果报告的形式等详细 介绍，已经超出本文内容，请参见[1]。 五 面向对象分析的测试(OOA Test)
软件测试（Software 三 引言(Introduction)
用户使用低质量的软件，在运行过程中会产生各种各样的问题，可能带来不同程度的严重后果，轻者影响系 统的正常工作，重者造成事故，损失生命财产。软件测试是保证软件质量的最重要的手段。什么是软件测试？19 83 年 IEEE 定义为：使用人工或自动手段来运行或测定某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求 或是弄清预期结果与实际结果之间的差别。 现代的软件开发工程是将整个软件开发过程明确的划分为几个阶段 (参见[6]的论述)，将复杂问题具体按阶
段加以解决。这样，在软件的整个开发过程中，可以对每一阶段提出若干明确的监控点，作为各阶段目标实现的 检验标准，从而提高开发过程的可见度和保证开发过程的正确性。经验证明，软件的质量不仅是体现在程序的正 确性上，它和编码以前所做的需求分析，软件设计密切相关。软件使用中出现的错误，不一定是编程人员在编码 阶段引入的，很可能在程序设计，甚而需求分析时就埋下了祸因。这时，对错误的纠正往往不能通过可能会诱发 更多错误的简单的修修补补，而必须追溯到软件开发的最初阶段。这无疑增大了软件的开发费用。因此，为了保 证软件的质量，我们应该着眼于整个软件生存期，特别是着眼于编码以前的各开发阶段的工作。这样，软件测试 的概念和实施范围必须扩充，应该包括在整个开发各阶段的复查、评估和检测。由此，广义的软件测试实际是由 确认、验证、测试三个方面组成（注：本文对后面用广义测试概念处不另加标识）： 确认：是评估将要开发的软件产品是否是正确无误、可行和有价值的。比如，将要开发的软件是否会满足用 户提出的要求，是否能在将来的实际使用环境中正确稳定的运行，是否存在隐患等。这里包含了对用户需求满足 程度的评价。确认意味着确保一个待开发软件是正确无误的，是对软件开发构想的检测。 验证：是检测软件开发的每个阶段、每个步骤的结果是否正确无误，是否与软件开发各阶段的要求或期望的 结果相一致。验证意味着确保软件是会正确无误的实现软件的需求，开发过程是沿着正确的方向在进行。 测试：与狭隘的测试概念统一。通常是经过单元测试、集成测试、系统测试三个环节。 在整个软件生存期（参见[6]中的划分），确认、验证、测试分别有其侧重的阶段。 确认主要体现在计划阶段、需求分析阶段、也会出现在测试阶段；验证主要体现在设计阶段和编码阶段 ；测 试主要体现在编码阶段和测试阶段。事实上，确认、验证、测试是相辅相成的。确认无疑会产生验证和测试的标 准，而验证和测试通常又会帮助完成一些确认，特别是在系统测试阶段。 面向对象技术是一种全新的软件开发技术，正逐渐代替被广泛使用的面向过程开发方法，被看成是解决软件 危机的新兴技术。面向对象技术产生更好的系统结构，更规范的编程风格，极大的优化了数据使用的安全性 ，提 高了程序代码的重用，一些人就此认为面向对象技术开发出的程序无需进行测试。应该看到，尽管面向对象技术 的基本思想保证了软件应该有更高的质量，但实际情况却并非如此，因为无论采用什么样的编程技术，编程人员 的错误都是不可避免的，而且由于面向对象技术开发的软件代码重用率高，更需要严格测试，避免错误的繁衍 。 因此，软件测试并没有面向对象编程的兴起而丧失掉它的重要性。 从 1982 年在美国北卡罗来纳大学召开首次软件测试的正式技术会议至今，软件测试理论迅速发展，并相应 出现了各种软件测试方法，使软件测试技术得到极大的提高。然而，一度实践证明行之有效的软件测试对面向对 象技术开发的软件多少显得有些力不从心。尤其是面向对象技术所独有的多态，继承，封装等新特点，产生了传 统语言设计所不存在的错误可能性，或者使得传统软件测试中的重点不再显得突出，或者使原来测试经验认为和 实践证明的次要方面成为了主要问题。例如： 在传统的面向过程程序中，对于函数 y=Function(x);你只需要考虑一个函数（Function()）的行为特点， 而 在面向对象程序中，你不得不同时考虑基类函数（Base::Function()）的行为和继承类函数（Derived::Functio n()）的行为。 面向对象程序的结构不再是传统的功能模块结构，作为一个整体，原有集成测试所要求的逐步将开发的模块 搭建在一起进行测试的方法已成为不可能。而且，面向对象软件抛弃了传统的开发模式，对每个开发阶段都有不 同以往的要求和结果,已经不可能用功能细化的观点来检测面向对象分析和设计的结果。因此，传统的测试模型
对象、结构、主题等在 OOA 结果中的位置，参见下图： 1 对认定的对象的测试：
OOA 中认定的对象是对问题空间中的结构，其他系统，设备，被记忆的事件，系统涉及的人员等实际实例的 抽象（参见[2]）。对它的测试可以从如下方面考虑： 1.1 1.2 的对象。 1.3 1.4 1.5 要。 1.6 2 认定的对象的名称应该尽量准确，适用。 对认定为同一对象的实例是否有共同的，区别于其他实例的共同属性。 对认定为同一对象的实例是否提供或需要相同的服务，如果服务随着不同的实例而变化，认定的对象 如果系统没有必要始终保持对象代表的实例的信息，提供或者得到关于它的服务，认定的对象也无必 认定的对象是否全面，是否问题空间中所有涉及到的实例都反映在认定的抽象对象中。 认定的对象是否具有多个属性。只有一个属性的对象通常应看成其他对象的属性，而不是抽象为独立
点在其完整性和冗余性。 尽管 OOA 的测试是一个不可分割的系统过程，为叙述的方便，鉴于[2]中 Coad 方法所提出的 OOA 实现步骤， 对 OOA 阶段的测试划分为以下五个方面： ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 对认定的对象的测试 对认定的结构的测试 对认定的主题的测试 对定义的属性和实例关联的测试 对定义的服务和消息关联的测试
就需要分解或利用继承性来分类表示。
对认定的结构的测试
在 Coad 方法中，认定的结构指的是多种对象的组织方式，用来反映问题空间中的复杂实例和复杂关系。认 定的结构分为两种：分类结构和组装结构。分类结构体现了问题空间中实例的一般与特殊的关系，组装结构体现 了问题空间中实例整体与局部的关系。 2.1 对认定的分类结构的测试可从如下方面着手： 2.1.1 2.1.2 的上层对象。 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 对所有认定的对象，是否能在问题空间内向上层抽象出在现实中有意义的对象 高层的对象的特性是否完全体现下层的共性 低层的对象是否有高层特性基础上的特殊性 对于结构中的一种对象，尤其是处于高层的对象，是否在问题空间中含有不同于下一层对象的 对于结构中的一种对象，尤其是处于同一低层的对象，是否能抽象出在现实中有意义的更一般
对面向对象软件已经不再适用。针对面向对象软件的开发特点，应该有一种新的测试模型。 四 面向对象测试模型(Object-Orient Test Model)
面向对象的开发模型突破了传统的瀑布模型，将开发分为面向对象分析（ OOA），面向对象设计（OOD），和 面向对象编程（OOP）三个阶段。分析阶段产生整个问题空间的抽象描述，在此基础上，进一步归纳出适用于面 向对象编程语言的类和类结构，最后形成代码。由于面向对象的特点，采用这种开发模型能有效的将分析设计的 文本或图表代码化，不断适应用户需求的变动。针对这种开发模型，结合传统的测试步骤的划分，本文建议一种 整个软件开发过程中不断测试的测试模型，使开发阶段的测试与编码完成后的单元测试、集成测试、系统测试成 为一个整体。测试模型如下图所示： 0 OOA Test:面向对象分析的测试 OOP Test:面向对象编程的测试 OO OOA Integrate Test Test:面向对象集成测试 OOD 面向对象编程 Test:面向对象设计的测试 Test:面向对象单元测试 Test:面向对象系统测试