基于蕴含关系的场景测试法路径优化方法研究

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1、基于蕴含关系的场景测试法路径优化方法研究严悍，许昌年，朱文，丁锋，王宇（南京理工大学计算机科学与工程学院，江苏南京210094）摘要：针对场景测试法中多场景切换代价优化问题，在复合状态分析、逻辑蕴含概念基础上，从测试场景结构分解的角度，给出状态蕴含和场景蕴含关系的定义及推论，由场景蕴含形成场景蕴含图SIG，然后采用图论方法求解优化路径。给出系统化处理方法，并与其他方法比较。最后实例验证该方法的有效性。关键字：场景测试法；蕴含关系；路径优化；场景蕴含图；状态蕴含中图分类号：TN911-34；TP311文献标识码：A：1004-373X（2015）12-0118-05

2、收稿日期：2014-12-12基金项目：国家自然科学基金（61300053）0引言场景测试法[1]（ScenarioTest）也称为用例测试法（UseCaseTest），是一种软件黑盒测试方法，广泛用于复杂交互式软件测试，尤其适用于嵌入式软件的分布式测试。分布式测试中人员、设备和测试对象都具有特定的地理分布要求，导致测试场景的构建和撤销代价较大。如何通过减少场景数量、避免重建场景、优化场景切换路径来减少代价，提高测试效率，已成为一个重要且亟待解决的问题。场景测试法依据测试需求形成多个不同测试场景。测试实施中先建立场景、执行测试用例、撤销场景，再建下一个场景，如此循

3、环直到完成所有场景。对于多场景执行次序目前缺乏科学有效的定义和方法指导。多场景执行次序如果选择不当，将导致重复建设和浪费。当测试失败时往往需要重建多个场景后重测，代价更大。Jacobson在文献[2-3]中提出用例驱动的软件工程思想，在此基础上IBMRational公司在RUP2000中提出场景测试法。该方法未说明多场景执行的次序。文献[4]采用用例行为矩阵度量场景的优先级，通过该优先级对多个场景进行排序和路径合并，从而减少测试代价。文献[5]先依据用例事件流建立事件有向树，然后对该树进行路径搜索，最后合并子路径，提高场景重用率。文献[6]依据业务流选择部分场景优

4、先测试，减少测试代价的同时保证功能可用性。以上研究大多侧重于测试场景的行为特征，而忽视场景结构特性。本文通过研究测试场景结构、复合状态分析、逻辑蕴含概念，通过状态蕴含和场景蕴含关系，探索一种新思路来减少多场景切换代价。1测试场景的构成与场景蕴含首先分析场景简单切换的问题，给出状态蕴含和场景蕴含的关系。1.1测试场景的简单切换在一般场景测试法中，测试一个场景s1前构建该场景，测试完成后需撤销该场景。场景切换就是撤销前一个场景并构建下一个场景的过程，如图1所示。图1中假设场景s1的构建代价为b1，撤销代价为d1，场景s2的构建代价为b2，撤销代价为d2，那么在由s1切

5、换到s2时，切换代价可量化为d1+b2，由s2切换到s1时，代价为d2+b1。这种切换称为简单切换。这种切换可能导致重复构建/撤销。以s1切换到s2为例，如果s1中的部分对象在s2中也要使用，那么切换时就额外增加了撤销和重建的代价。简单切换的好处是可在任意两个场景之间进行切换，缺点是代价高。将场景作为结点，简单切换作为有向边，切换代价作为边权值，就可形成一个赋权有向图，而且该图是有向完全图。基于该图选择任何路径都无法得到优化，原因是简单切换边不能表示场景之间内在的蕴含关系。1.2场景和状态蕴含关系定义1：测试场景。一个测试场景s是针对一个或几个用例的测试需求，由一

6、组语境对象组成的执行环境，这些对象具有特定的类型、个体及其状态的要求。场景s的语境对象的集合记为c（s）。图2表示测试场景中的语境对象的性质。图2中一个测试场景包含一个或多个语境对象，而且每个语境对象都具有类型、个体及其状态的限定。语境对象按类别可划分为：测试人员、测试设备、测试对象。其中，测试对象可能是一套受测软件，或者一组构件，或者一组对象，或者单个对象（最简单场景）。由定义1可知，两个测试场景之间的差别就是其语境对象之间的差别，即对象类型、对象个体及其状态的差别。下面分析对象状态之间关系及其对测试用例（testcase，下称测例）执行的作用机制。UML状态机

7、定义了一个对象的2个状态s1s2之间可能具有子状态的复合关系。假设s1是s2的一个子状态，若处于s1态则必处于s2态，反之不然[7]。定义2：状态蕴含。设一个语境对象有状态s1和s2，若s1是s2的一个子状态，则s1s2有状态蕴含关系，记作s1→s2。直观理解，若s1→s2，则s2态表示较简单场景，s1态较复杂且具有更多属性限制要求，即针对s1态测试的判定断言比针对s2更多。推论1：一个测例tc对s1s2态分别测试，有s1→s2，若s2测试失败，则s1也失败，记为fai（ltc，s2）→fai（ltc，s1）。直观理解，若较简单场景测试失败，则较复杂场景也失败。证

8、明，因s1