黑盒測試用例設(shè)計

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

· 正交實驗設(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程序是否實現(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。因為，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。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。

① 在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。

② 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。

③ 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。

④ 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。

⑤ 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）。

⑥ 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：

① 為每一個等價類規(guī)定一個唯一的編號。

② 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。

③ 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充。

（1）邊界值分析方法的考慮：

長期的測試工作經(jīng)驗告訴我們，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)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)驗的總結(jié)。 還有， 輸入數(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得既具體又明確。

判定表驅(qū)動分析方法

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。

條件項（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（Action Entry）：列出在條件項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和動作項的一列就是一條規(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，既條件項和動作項有多少列。

判定表的建立步驟：（根據(jù)軟件規(guī)格說明）

① 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。

② 列出所有的條件樁和動作樁。

③ 填入條件項。

④ 填入動作項。等到初始判定表。

⑤ 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：

① 規(guī)格說明以判定表形式給出，或很容易轉(zhuǎn)換成判定表。

② 條件的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作。

③ 規(guī)則的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作。

④ 每當某一規(guī)則的條件已經(jīng)滿足，并確定要執(zhí)行的操作后，不必檢驗別的規(guī)則。

⑤ 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

1、基本上不用人管著，如果程序停止運行了一般就是被測試程序CRASh了

2、設(shè)計完測試例之后，下來的工作就是爽了，當然更苦悶的是確定crash原因

黑盒測試的缺點

1、結(jié)果取決于測試例的設(shè)計，測試例的設(shè)計部分來勢來源于經(jīng)驗，OUSPG的東西很值得借鑒

2、沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換的概念，目前一些成功的例子基本上都是針對PDU來做的，還做不到針對被測試程序的狀態(tài)轉(zhuǎn)換來作

3、就沒有狀態(tài)概念的測試來說，尋找和確定造成程序crash的測試例是個麻煩事情，必須把周圍可能的測試例單獨確認一遍。而就有狀態(tài)的測試來說，就更麻煩了，尤其不是一個單獨的tEStcase造成的問題。這些在堆的問題中表現(xiàn)的更為突出。

黑盒測試（功能測試）工具的選擇

那么，如何高效地完成功能測試？選擇一款合適的功能測試工具并培訓(xùn)一支高素質(zhì)的工具使用隊伍無疑是至關(guān)重要的。盡管現(xiàn)階段存在少數(shù)不采用任何功能測試工具，從事功能測試外包項目的軟件服務(wù)企業(yè)。短期來看，這類企業(yè)盈利狀況尚可，但長久來看，它們極有可能被自動化程度較高的軟件服務(wù)企業(yè)取代。

目前，用于功能測試的工具軟件有很多，針對不同架構(gòu)軟件的工具也不斷推陳出新。這里重點介紹的是其中一個較為典型自動化測試工具，即Mercury公司的WinRunner。

WinRunner是一種用于檢驗應(yīng)用程序能否如期運行的企業(yè)級軟件功能測試工具。通過自動捕獲、檢測和模擬用戶交互操作，WinRunner能識別出絕大多數(shù)軟件功能缺陷，從而確保那些跨越了多個功能點和數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序在發(fā)布時盡量不出現(xiàn)功能性故障。

WinRunner的特點在于： 與傳統(tǒng)的手工測試相比，它能快速、批量地完成功能點測試；能針對相同測試腳本，執(zhí)行相同的動作，從而消除人工測試所帶來的理解上的誤差； 此外，它還能重復(fù)執(zhí)行相同動作，測試工作中最枯燥的部分可交由機器完成； 它支持程序風(fēng)格的測試腳本，一個高素質(zhì)的測試工程師能借助它完成流程極為復(fù)雜的測試，通過使用通配符、宏、條件語句、循環(huán)語句等，還能較好地完成測試腳本的重用；它針對于大多數(shù)編程語言和Windows技術(shù)，提供了較好的集成、支持環(huán)境，這對基于Windows平臺的應(yīng)用程序?qū)嵤┕δ軠y試而言帶來了極大的便利。

WinRunner的工作流程大致可以分為以下六個步驟：

1．識別應(yīng)用程序的GUI

在WinRunner中，我們可以使用GUI Spy來識別各種GUI對象，識別后，WinRunner會將其存儲到GUI Map File中。它提供兩種GUI Map File模式： Global GUI Map File和GUI Map File per Test。其最大區(qū)別是后者對每個測試腳本產(chǎn)生一個GUI文件，它能自動建立、存儲、加載，推薦初學(xué)者選用這種模式。但是，這種模式不易于描述對象的改變，其效率比較低，因此對于一個有經(jīng)驗的測試人員來說前者不失為一種更好的選擇，它只產(chǎn)生一個共享的GUI文件，這使得測試腳本更容易維護，且效率更高。

2．建立測試腳本

在建立測試腳本時，一般先進行錄制，然后在錄制形成的腳本中手工加入需要的TSL（與C語言類似的測試腳本語言）。錄制腳本有兩種模式： Context Sensitive和Analog，選擇依據(jù)主要在于是否對鼠標軌跡進行模擬，在需要回放時一般選用Analog。在錄制過程中這兩種模式可以通過F2鍵相互切換。

只要看看現(xiàn)代軟件的規(guī)模和功能點數(shù)就可以明白，功能測試早已跨越了單靠手工敲敲鍵盤、點點鼠標就可以完成的階段。而性能測試則是控制系統(tǒng)性能的有效手段，在軟件的能力驗證、能力規(guī)劃、性能調(diào)優(yōu)、缺陷修復(fù)等方面都發(fā)揮著重要作用。

3．對測試腳本除錯（debug）

在WinRunner中有專門一個Debug TOOlbar用于測試腳本除錯。可以使用step、pause、breakpoint等來控制和跟蹤測試腳本和查看各種變量值。

4．在新版應(yīng)用程序執(zhí)行測試腳本

當應(yīng)用程序有新版本發(fā)布時，我們會對應(yīng)用程序的各種功能包括新增功能進行測試，這時當然不可能再來重新錄制和編寫所有的測試腳本。我們可以使用已有的腳本，批量運行這些測試腳本測試舊的功能點是否正常工作。可以使用一個call命令來加載各測試腳本。還可在call命令中加各種TSL腳本來增加批量能力。

5．分析測試結(jié)果

分析測試結(jié)果在整個測試過程中最重要，通過分析可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序的各種功能性缺陷。當運行完某個測試腳本后，會產(chǎn)生一個測試報告，從這個測試報告中我們能發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序的功能性缺陷，能看到實際結(jié)果和期望結(jié)果之間的差異，以及在測試過程中產(chǎn)生的各類對話框等。

6．回報缺陷（defect）

在分析完測試報告后，按照測試流程要回報應(yīng)用程序的各種缺陷，然后將這些缺陷發(fā)給指定人，以便進行修改和維護。

常用的功能測試方法

功能測試就是對產(chǎn)品的各功能進行驗證，根據(jù)功能測試用例，逐項測試，檢查產(chǎn)品是否達到用戶要求的功能。常用的測試方法如下：

1、頁面鏈接檢查：每一個鏈接是否都有對應(yīng)的頁面，并且頁面之間切換正確。

2、相關(guān)性檢查：刪除/增加一項會不會對其他項產(chǎn)生影響，如果產(chǎn)生影響，這些影響是否都正確。

3、檢查按鈕的功能是否正確：如update， cancel， delete， SAve等功能是否正確。

4、字符串長度檢查： 輸入超出需求所說明的字符串長度的內(nèi)容，看系統(tǒng)是否檢查字符串長度，會不會出錯。

5、字符類型檢查： 在應(yīng)該輸入指定類型的內(nèi)容的地方輸入其他類型的內(nèi)容（如在應(yīng)該輸入整型的地方輸入其他字符類型），看系統(tǒng)是否檢查字符類型，會否報錯。

6、標點符號檢查： 輸入內(nèi)容包括各種標點符號，特別是空格，各種引號，回車鍵。看系統(tǒng)處理是否正確。

7、中文字符處理： 在可以輸入中文的系統(tǒng)輸入中文，看會否出現(xiàn)亂碼或出錯。

8、檢查帶出信息的完整性： 在查看信息和update信息時，查看所填寫的信息是不是全部帶出。，帶出信息和添加的是否一致

9、信息重復(fù)： 在一些需要命名，且名字應(yīng)該唯一的信息輸入重復(fù)的名字或ID，看系統(tǒng)有沒有處理，會否報錯，重名包括是否區(qū)分大小寫，以及在輸入內(nèi)容的前后輸入空格，系統(tǒng)是否作出正確處理。

10、檢查刪除功能：在一些可以一次刪除多個信息的地方，不選擇任何信息，按”delete”，看系統(tǒng)如何處理，會否出錯；然后選擇一個和多個信息，進行刪除，看是否正確處理。

11、檢查添加和修改是否一致： 檢查添加和修改信息的要求是否一致，例如添加要求必填的項，修改也應(yīng)該必填；添加規(guī)定為整型的項，修改也必須為整型。

12、檢查修改重名：修改時把不能重名的項改為已存在的內(nèi)容，看會否處理，報錯。同時，也要注意，會不會報和自己重名的錯。

13、重復(fù)提交表單：一條已經(jīng)成功提交的紀錄，back后再提交，看看系統(tǒng)是否做了處理。

14、檢查多次使用back鍵的情況： 在有back的地方，back，回到原來頁面，再back，重復(fù)多次，看會否出錯。

15、search檢查：在有search功能的地方輸入系統(tǒng)存在和不存在的內(nèi)容，看search結(jié)果是否正確。如果可以輸入多個search條件，可以同時添加合理和不合理的條件，看系統(tǒng)處理是否正確。

16、輸入信息位置： 注意在光標停留的地方輸入信息時，光標和所輸入的信息會否跳到別的地方。

17、上傳下載文件檢查：上傳下載文件的功能是否實現(xiàn)，上傳文件是否能打開。對上傳文件的格式有何規(guī)定，系統(tǒng)是否有解釋信息，并檢查系統(tǒng)是否能夠做到。

18、必填項檢查：應(yīng)該填寫的項沒有填寫時系統(tǒng)是否都做了處理，對必填項是否有提示信息，如在必填項前加*

19、快捷鍵檢查：是否支持常用快捷鍵，如Ctrl+C Ctrl+V Backspace等，對一些不允許輸入信息的字段，如選人，選日期對快捷方式是否也做了限制。

20、回車鍵檢查： 在輸入結(jié)束后直接按回車鍵，看系統(tǒng)處理如何，會否報錯。