Предлагаем тестовую модель которую разработаем. RUP. Тестирование. Новое качество, которое обещают новые инструменты

Тестирование веб-сервисов

Самый лучший способ оценить, хорошо ли мы протестировали продукт – проанализировать пропущенные дефекты. Те, с которыми столкнулись наши пользователи, внедренцы, бизнес. По ним можно многое оценить: что мы проверили недостаточно тщательно, каким областям продукта стоит уделить больше внимания, какой вообще процент пропусков и какова динамика его изменений. С этой метрикой (пожалуй, самой распространённой в тестировании) всё хорошо, но… Когда мы выпустили продукт, и узнали о пропущенных ошибках, может быть уже слишком поздно: на “хабре” появилась про нас гневная статья, конкуренты стремительно распространяют критику, клиенты потеряли к нам доверие, руководство недовольно.

Чтобы такого не происходило, мы обычно заранее, до релиза, стараемся оценивать качество тестирования: насколько хорошо и тщательно мы проверяем продукт? Каким областям не хватает внимания, где основные риски, какой прогресс? И чтобы ответить на все эти вопросы, мы оцениваем тестовое покрытие.

Зачем оценивать?

Любые метрики оценки – трата времени. В это время можно тестировать, заводить баги, готовить автотесты. Какую такую магическую пользу мы получаем благодаря метрикам тестового покрытия, чтобы пожертвовать временем на тестирование?

Поиск своих слабых зон. Естественно, это нам нужно? не чтобы просто погоревать, а чтобы знать, где требуются улучшения. Какие функциональные области не покрыты тестами? Что мы не проверили? Где наибольшие риски пропуска ошибок?
Редко по результатам оценки покрытия мы получаем 100%. Что улучшать? Куда идти? Какой сейчас процент? Как мы его повысим какой-либо задачей? Как быстро мы дойдём до 100? Все эти вопросы приносят прозрачности и понятности нашему процессу , а ответы на них даёт оценка покрытия.
Фокус внимания. Допустим, в нашем продукте около 50 различных функциональных зон. Выходит новая версия, и мы начинаем тестировать 1-ю из них, и находим там опечатки, и съехавшие на пару пикселей кнопки, и прочую мелочь… И вот время на тестирование завершено, и эта функциональность проверена детально… А остальные 50? Оценка покрытия позволяет нам приоритезировать задачи исходя из текущих реалий и сроков.

Как оценивать?

Прежде, чем внедрять любую метрику, важно определиться, как вы её будете использовать. Начните с ответа именно на этот вопрос – скорее всего, вы сразу поймёте, как её лучше всего считать. А я только поделюсь в этой статье некоторыми примерами и своим опытом, как это можно сделать. Не для того, чтобы слепо копировать решения – а для того, чтобы ваша фантазия опиралась на этот опыт, продумывая идеально подходящее именно вам решение.

Оцениваем покрытие требований тестами

Допустим, у вас в команде есть аналитики, и они не зря тратят своё рабочее время. По результатам их работы созданы требования в RMS (Requirements Management System) – HP QC, MS TFS, IBM Doors, Jira (с доп. плагинами) и т.д. В эту систему они вносят требования, соответствующие требованиям к требованиям (простите за тавтологию). Эти требования атомарны, трассируемы, конкретны… В общем, идеальные условия для тестирования. Что мы можем сделать в таком случае? При использовании скриптового подхода – связывать требования и тесты. Ведём в той же системе тесты, делаем связку требование-тест, и в любой момент можем посмотреть отчёт, по каким требованиям тесты есть, по каким – нет, когда эти тесты были пройдены, и с каким результатом.
Получаем карту покрытия, все непокрытые требования покрываем, все счастливы и довольны, ошибок не пропускаем…

Ладно, давайте вернёмся с небес на землю. Скорее всего, детальных требований у вас нет, они не атомарны, часть требований вообще утеряны, а времени документировать каждый тест, ну или хотя бы каждый второй, тоже нет. Можно отчаяться и поплакать, а можно признать, что тестирование – процесс компенсаторный, и чем хуже у нас с аналитикой и разработкой на проекте, тем больше стараться должны мы сами, и компенсировать проблемы других участников процесса. Разберём проблемы по отдельности.

Проблема: требования не атомарны.

Аналитики тоже иногда грешат винегретом в голове, и обычно это чревато проблемами со всем проектом. Например, вы разрабатываете текстовый редактор, и у вас могут быть в системе (в числе прочих) заведены два требования: «должно поддерживаться html-форматирование» и «при открытии файла неподдерживаемого формата, должно появляться всплывающее окно с вопросом». Сколько тестов требуется для базовой проверки 1-го требования? А для 2-го? Разница в ответах, скорее всего, примерно в сто раз!!! Мы не можем сказать, что при наличии хотя бы 1-го теста по 1-му требованию, этого достаточно – а вот про 2-е, скорее всего, вполне.

Таким образом, наличие теста на требование нам вообще ничего не гарантирует! Что значит в таком случае наша статистика покрытия? Примерно ничего! Придётся решать!

Автоматический расчёт покрытия требований тестами в таком случае можно убрать – он смысловой нагрузки всё равно не несёт.
По каждому требованию, начиная с наиболее приоритетных, готовим тесты. При подготовке анализируем, какие тесты потребуются этому требованию, сколько будет достаточно? Проводим полноценный тест-анализ, а не отмахиваемся «один тест есть, ну и ладно».
В зависимости от используемой системы, делаем экспорт/выгрузку тестов по требованию и… проводим тестирование этих тестов! Достаточно ли их? В идеале, конечно, такое тестирование нужно проводить с аналитиком и разработчиком этой функциональности. Распечатайте тесты, заприте коллег в переговорке, и не отпускайте, пока они не скажут «да, этих тестов достаточно» (такое бывает только при письменном согласовании, когда эти слова говорятся для отписки, даже без анализа тестов. При устном обсуждении ваши коллеги выльют ушат критики, пропущенных тестов, неправильно понятых требований и т.д. – это не всегда приятно, но для тестирования очень полезно!)
После доработки тестов по требованию и согласования их полноты, в системе этому требованию можно проставить статус «покрыто тестами». Эта информация будет значить значительно больше, чем «тут есть хотя бы 1 тест».

Конечно, такой процесс согласования требует немало ресурсов и времени, особенно поначалу, до наработки практики. Поэтому проводите по нему только высокоприоритетные требования, и новые доработки. Со временем и остальные требования подтянете, и все будут счастливы! Но… а если требований нет вообще?

Проблема: требований нет вообще.

Они на проекте отсутствуют, обсуждаются устно, каждый делает, что хочет/может и как он понимает. Тестируем так же. Как результат, получаем огромное количество проблем не только в тестировании и разработке, но и изначально некорректной реализации фич – хотели совсем другого! Здесь я могу посоветовать вариант «определите и задокументируйте требования сами», и даже пару раз в своей практике использовала эту стратегию, но в 99% случаев таких ресурсов в команде тестирования нет – так что пойдём значительно менее ресурсоёмким путём:

Создаём фичелист (feature list). Сами! В виде google-таблички, в формате PBI в TFS – выбирайте любой, лишь бы не текстовый формат. Нам ещё статусы собирать надо будет! В этот список вносим все функциональные области продукта, и постарайтесь выбрать один общий уровень декомпозиции (вы можете выписать объекты ПО, или пользовательские сценарии, или модули, или веб-страницы, или методы API, или экранные формы…) – только не всё это сразу! ОДИН формат декомпозиции, который вам проще и нагляднее всего позволит не пропустить важное.
Согласовываем ПОЛНОТУ этого списка с аналитиками, разработчиками, бизнесом, внутри своей команды… Постарайтесь сделать всё, чтобы не потерять важные части продукта! Насколько глубоко проводить анализ – решать вам. В моей практике всего несколько раз были продукты, на которые мы создали более 100 страниц в таблице, и это были продукты-гиганты. Чаще всего, 30-50 строк – достижимый результат для последующей тщательной обработки. В небольшой команде без выделенных тест-аналитиков большее число элементов фичелиста будет слишком сложным в поддержке.
После этого, идём по приоритетам, и обрабатываем каждую строку фичелиста как в описанном выше разделе с требованиями. Пишем тесты, обсуждаем, согласовываем достаточность. Помечаем статусы, по какой фиче тестов хватает. Получаем и статус, и прогресс, и расширение тестов за счёт общения с командой. Все счастливы!

Но… Что делать, если требования ведутся, но не в трассируемом формате?

Проблема: требования не трассируемы.

На проекте есть огромное количество документации, аналитики печатают со скоростью 400 знаков в минуту, у вас есть спецификации, ТЗ, инструкции, справки (чаще всего это происходит по просьбе заказчика), и всё это выступает в роли требований, и на проекте уже все давно запутались, где какую информацию искать?
Повторяем предыдущий раздел, помогая всей команде навести порядок!

Создаём фичелист (см. выше), но без детального описания требований.
По каждой фиче собираем воедино ссылки на ТЗ, спецификации, инструкции, и прочие документы.
Идём по приоритетам, готовим тесты, согласовываем их полноту. Всё то же самое, только благодаря объединению всех документов в одну табличку повышаем простоту доступа к ним, прозрачные статусы и согласованность тестов. В итоге, у нас всё супер, и все счастливы!

Но… Ненадолго… Кажется, за прошлую неделю аналитики по обращениям заказчиков обновили 4 разные спецификации!!!

Проблема: требования всё время меняются.

Конечно, хорошо бы тестировать некую фиксированную систему, но наши продукты обычно живые. Что-то попросил заказчик, что-то изменилось во внешнем к нашему продукту законодательстве, а где-то аналитики нашли ошибку анализа позапрошлого года… Требования живут своей жизнью! Что же делать?

Допустим, у вас уже собраны ссылки на ТЗ и спецификации в виде фичелиста-таблицы, PBI, требований, заметок в Wiki и т.д. Допустим, у вас уже есть тесты на эти требования. И вот, требование меняется! Это может означать изменение в RMS, или задачу в TMS (Task Management System), или письмо в почте. В любом случае, это ведёт к одному и тому же следствию: ваши тесты неактуальны! Или могут быть неактуальны. А значит, требуют обновления (покрытие тестами старой версии продукта как-то не очень считается, да?)
В фичелисте, в RMS, в TMS (Test Management System – testrails, sitechco, etc) тесты должны быть обязательно и незамедлительно помечены как неактуальные! В HP QC или MS TFS это можно делать автоматически при обновлении требований, а в google-табличке или wiki придётся проставлять ручками. Но вы должны видеть сразу: тесты неактуальны! А значит, нас ждёт полный повторный путь: обновить, провести заново тест-анализ, переписать тесты, согласовать изменения, и только после этого пометить фичу/требование снова как «покрыто тестами».

В этом случае мы получаем все бенефиты оценки тестового покрытия, да ещё и в динамике! Все счастливы!!! Но…
Но вы так много внимания уделяли работе с требованиями, что теперь вам не хватает времени либо на тестирование, либо на документирование тестов. На мой взгляд (и тут есть место религиозному спору!) требования важнее тестов, и уж лучше так! Хотя бы они в порядке, и вся команда в курсе, и разработчики делают именно то, что нужно. НО НА ДОКУМЕНТИРОВАНИЕ ТЕСТОВ ВРЕМЕНИ НЕ ОСТАЁТСЯ!

Проблема: не хватает времени документировать тесты.

На самом деле, источником этой проблемы может быть не только нехватка времени, но и ваш вполне осознанный выбор их не документировать (не любим, избегаем эффекта пестицида, слишком часто меняется продукт и т.д.). Но как оценивать покрытие тестами в таком случае?

Вам всё равно нужны требования, как полноценные требования или как фиче-лист, поэтому какой-то из вышеописанных разделов, в зависимости от работы аналитиков на проекте, будет всё равно необходим. Получили требования / фичелист?
Описываем и устно согласовываем вкратце стратегию тестирования, без документирования конкретных тестов! Эта стратегия может быть указана в столбце таблицы, на странице вики или в требовании в RMS, и она должна быть опять же согласована. В рамках этой стратегии проверки будут проводиться по-разному, но вы будете знать: когда это последний раз тестировалось и по какой стратегии? А это уже, согласитесь, тоже неплохо! И все будут счастливы.

Но… Какое ещё «но»? Какое???

Говорите, все обойдём, и да пребудут с нами качественные продукты!

Аннотация: Основные понятия тестирования. Фазы и этапы тестирования. Типы тестов. Разработка, управляемая тестами (Test Driven Development)

Введение

Тестирование является одним из наиболее устоявшихся способов обеспечения качества разработки программного обеспечения.

С технической точки зрения тестирование заключается в выполнении приложения на некотором множестве исходных данных и сверке получаемых результатов с заранее известными (эталонными) с целью установить соответствие различных свойств и характеристик приложения заказанным свойствам. Как одна из основных фаз процесса разработки программного продукта ( Дизайн приложения - Разработка кода - Тестирование), тестирование характеризуется достаточно большим вкладом в суммарную трудоемкость разработки продукта. Широко известна оценка распределения трудоемкости между фазами создания программного продукта: 40%-20%-40%.

С точки зрения математики тестирование можно рассматривать как интерпретацию некоторой формулы и проверки ее истинности на некоторых множествах. Действительно, программу можно представить в виде формулы f = f1* f2* f3*... * fn , где f1 , f 2 , ... fn - операторы языка программирования, а их суперпозиция - программа .

Обосновать истинность такой формулы можно при помощи формального подхода - то есть выводить из исходных формул-аксиом с помощью формальных процедур (правил вывода) искомые формулы и утверждения (теоремы). Преимущество формального подхода заключается в том, что с его помощью удается избегать обращений к бесконечной области значений и на каждом шаге доказательства оперировать только конечным множеством символов. Однако зачастую построение формальной системы и формализация самой программы являются очень сложными процессами. Альтернативным подходом обоснования истинности может служить интерпретация .

Интерпретационный подход применяется, когда осуществляется подстановка констант в формулы, а затем интерпретация формул как осмысленных утверждений в элементах множеств конкретных значений. Истинность интерпретируемых формул проверяется на конечных множествах возможных значений. Сложность подхода состоит в том, что часто число комбинаций значений очень велико и сами комбинации состоят из большого числа значений - а значит, обработка всех комбинаций потребует значительных ресурсов. Существуют различные методы, позволяющие уменьшить количество комбинаций, которые необходимо рассмотреть. Основная проблема тестирования - определение достаточности множества тестов для истинности вывода о правильности реализации программы, а также нахождения множества тестов, обладающих этим свойством.

Статическое тестирование выявляет формальными методами анализа без выполнения тестируемой программы неверные конструкции или неверные отношения объектов программы (ошибки формального задания) с помощью специальных инструментов контроля кода - CodeChecker.

Динамическое тестирование (собственно тестирование) осуществляет выявление ошибок только на выполняющейся программе с помощью специальных инструментов автоматизации тестирования - Testbed или Testbench.

Основы тестирования

Классы критериев тестирования

Структурные критерии используют информацию о структуре программы (критерии так называемого "белого ящика"), что предполагает знание исходного текста программы или спецификации программы в виде потокового графа управления. Структурные критерии базируются на основных элементах графа управления - операторах, ветвях и путях.

Условие критерия тестирования команд (критерий С0) - набор тестов в совокупности должен обеспечить прохождение каждой команды не менее одного раза.
Условие критерия тестирования ветвей (критерий С1) - набор тестов в совокупности должен обеспечить прохождение каждой ветви не менее одного раза.
Условие критерия тестирования путей (критерий С2) - набор тестов в совокупности должен обеспечить прохождение каждого пути не менее 1 раз.

Функциональные критерии формулируются в описании требований к программному изделию (критерии так называемого "черного ящика") Они обеспечивают, прежде всего, контроль степени выполнения требований заказчика в программном продукте. Поскольку требования формулируются к продукту в целом, они отражают взаимодействие тестируемого приложения с окружением. Проблема функционального тестирования - это прежде всего трудоемкость; дело в том, что документы, фиксирующие требования к программному изделию, как правило, достаточно объемны, тем не менее соответствующая проверка должна быть всеобъемлющей.

Выделяют следующие частные виды функциональных критериев :

тестирование пунктов спецификации;
тестирование классов входных данных;
тестирование правил - набор тестов в совокупности должен обеспечить проверку каждого правила, если входные и выходные значения описываются набором правил некоторой грамматики;
тестирование классов выходных данных;
тестирование функций;
комбинированные критерии для программ и спецификаций. Критерии стохастического тестирования формулируются в терминах

проверки наличия заданных свойств у тестируемого приложения, средствами проверки некоторой статистической гипотезы. Применяется при тестировании сложных программных комплексов - когда набор детерминированных тестов (X, Y) имеет громадную мощность.

Мутационные критерии ориентированы на проверку свойств программного изделия на основе подхода Монте-Карло.

Метод мутационного тестирования состоит в том, что в разрабатываемую программу P вносят мутации (мелкие ошибки), т.е. искусственно создают программы- мутанты P1, P2... . Затем программа P и ее мутанты тестируются на одном и том же наборе тестов (X, Y).

Если на наборе (X, Y) подтверждается правильность программы P и, кроме того, выявляются все внесенные в программы- мутанты ошибки, то набор тестов (X, Y) соответствует мутационному критерию, а тестируемая программа объявляется правильной. Если некоторые мутанты не выявили всех мутаций, то надо расширять набор тестов (X, Y) и продолжать тестирование.

Фазы тестирования

При тестировании как правило выделяют три фазы: модульное, интеграционное и системное тестирование.

Модульное тестирование - это тестирование программы на уровне отдельно взятых модулей, функций или классов. Цель модульного тестирования состоит в выявлении локализованных в модуле ошибок в реализации алгоритмов, а также в определении степени готовности системы к переходу на следующий уровень разработки и тестирования. Модульное тестирование проводится по принципу "белого ящика", то есть основывается на знании внутренней структуры программы, и часто включает те или иные методы анализа покрытия кода.

Интеграционное тестирование - это тестирование части системы, состоящей из двух и более модулей. Основная задача интеграционного тестирования - поиск дефектов, связанных с ошибками в реализации и интерпретации интерфейсного взаимодействия между модулями. Основная разница между модульным и интеграционным тестированиями состоит в целях, то есть в типах обнаруживаемых дефектов, которые, в свою очередь, определяют стратегию выбора входных данных и методов анализа.

Системное тестирование качественно отличается от интеграционного и модульного уровней. Оно рассматривает тестируемую систему в целом и оперирует на уровне пользовательских интерфейсов. Основная задача системного тестирования состоит в выявлении дефектов, связанных с работой системы в целом, таких как неверное использование ресурсов системы, непредусмотренные комбинации данных пользовательского уровня, несовместимость с окружением, непредусмотренные сценарии использования, отсутствующая или неверная функциональность, неудобство в применении и тому подобное.

Системное тестирование производится над проектом в целом с помощью метода "черного ящика". Структура программы не имеет никакого значения, для проверки доступны только входы и выходы, видимые пользователю. Тестированию подлежат коды и пользовательская документация.

Кроме того, выделяют регрессионное тестирование - цикл тестирования, который производится при внесении изменений на фазе системного тестирования или сопровождения продукта. Главная проблема регрессионного тестирования - выбор между полным и частичным перетестированием и пополнением тестовых наборов. При частичном перетестировании контролируются только те части проекта, которые связаны с измененными компонентами.

Этапы тестирования

Каждая фаза тестирования включает в себя следующие этапы:

Определение целей (требований к тестированию), включающее следующую конкретизацию: какие части системы будут тестироваться, какие аспекты их работы будут выбраны для проверки, каково желаемое качество и т. п.
Планирование : создание графика (расписания) разработки тестов для каждой тестируемой подсистемы; оценка необходимых человеческих, программных и аппаратных ресурсов; разработка расписания тестовых циклов . Важно отметить, что расписание тестирования обязательно должно быть согласовано с расписанием разработки создаваемой системы.
Разработка тестов (тестового кода для тестируемой системы).
Выполнение тестов : реализация тестовых циклов .
Анализ результатов .

Тестовый цикл - это цикл исполнения тестов, включающий фазы 4 и 5 тестового процесса. Тестовый цикл заключается в прогоне разработанных тестов на некотором однозначно определяемом срезе системы (состоянии кода разрабатываемой системы). Обычно такой срез системы называют build .

Тестовый план - это документ, или набор документов, который содержит тестовые ресурсы, перечень функций и подсистем, подлежащих тестированию, тестовую стратегию , расписание тестовых циклов , фиксацию тестовой конфигурации (состава и конкретных параметров аппаратуры и программного окружения), определение списка тестовых метрик, которые на тестовом цикле необходимо собрать и проанализировать (например метрик, оценивающих степень покрытия тестами набора требований).

Тесты разрабатывают на основе спецификаций как вручную, так и с помощью автоматизирующих средств. Помимо собственно кода, в понятие "тест" включается его общее описание и подробное описание шагов, выполняемых в данном тесте.

Для оценки качества тестов используют различные метрики, связанные с количеством найденных дефектов, покрытием кода, функциональных требований, множества сценариев.

Вся информация об обнаруженных в процессе тестирования дефектах (тип, условия обнаружения , причина, условия исправления, время, затраченное на исправление) заносятся в базу дефектов.

Информация о тестовом плане , тестах и дефектах используется в конце каждого цикла тестирования для генерации тестового отчета и корректирования системы тестов для следующей итерации.

Типы тестов

В тестовом плане определяются и документируются различные типы тестов .

Типы тестирования по виду подсистемы или продукта таковы:

Тестирование основной функциональности, когда тестированию подвергается собственно система, являющаяся основным выпускаемым продуктом.
Тестирование инсталляции включает тестирование сценариев первичной инсталляции системы, сценариев повторной инсталляции (поверх уже существующей копии), тестирование деинсталляции, тестирование инсталляции в условиях наличия ошибок в инсталлируемом пакете, в окружении или в сценарии и т. п.
Тестирование пользовательской документации включает проверку полноты и понятности описания правил и особенностей использования продукта, наличие описания всех сценариев и функциональности, синтаксис и грамматику языка, работоспособность примеров и т. п.

Типы тестирования по способу выбора входных значений:

Функциональное тестирование, при котором проверяется:
- покрытие функциональных требований;
- покрытие сценариев использования.
Стрессовое тестирование, при котором проверяются экстремальные режимы использования продукта.
Тестирование граничных значений.
Тестирование производительности.
Тестирование на соответствие стандартам.
Тестирование совместимости с другими программно-аппаратными комплексами.
Тестирование работы с окружением.
Тестирование работы на конкретной платформе.

Test Driven Development

Рассмотрим подход к тестированию, несколько отличающийся от приведенного выше. Разработка через тестирование ( Test Driven Development - TDD) - процесс разработки программного обеспечения, который предусматривает написание и автоматизацию модульных тестов еще до момента написания соответствующих классов или модулей. Это гарантирует, что все обязанности любого элемента программного обеспечения определяются еще до того, как они будут закодированы.

TDD задает следующий порядок этапов программирования:

Красный - напишите небольшой тест, который не работает, а возможно, даже не компилируется.
Зеленый - заставьте тест работать как можно быстрее, при этом не думайте о правильности дизайна и чистоте кода. Напишите ровно столько кода, чтобы тест сработал.
Рефакторинг - удалите из написанного вами кода любое дублирование.
Освоив TDD, разработчики обнаруживают, что они пишут значительно больше тестов, чем раньше, и двигаются вперед маленькими шагами, которые раньше могли показаться бессмысленными.

После того, как программист заставил тест работать и может быть уверен, что эта часть функциональности покрыта, он заставляет работать второй тест, затем третий, четвертый и т. д. Чем сложнее проблема, стоящая перед программистом, тем меньшую область функциональности должен покрывать каждый тест. В итоге получается 100% покрытие кода модульными тестами, чего, как правило, невозможно добиться при классическом подходе к тестированию.

Определенно существуют задачи, которые невозможно (по крайней мере на текущий момент) решить только при помощи тестов. В частности, TDD не позволяет механически продемонстрировать адекватность разработанного кода в области безопасности данных и взаимодействия между процессами. Безусловно, безопасность основана на коде, в котором не должно быть дефектов, однако она основана также на участии человека в процедурах защиты данных. Тонкие проблемы, возникающие в области взаимодействия между процессами, невозможно с уверенностью воспроизвести, просто запустив некоторый код.

Итоги

Чем активней разрабатываются новые информационные системы , усложняются архитектуры, развиваются новые технологии, тем важнее становится процесс тестирования. Появляется все больше сетевых приложений и приложений для мобильных устройств. Тестировать такие системы значительно сложнее, чем однопользовательские программы для домашних ПК. Для таких типов систем требуются эффективные алгоритмы автоматизации тестов. Кроме того, актуальна задача тестирования безопасности информационных систем во всех ее проявлениях. Индустрия видеоигр также нуждается в новых подходах к тестированию.

Тестирование сопровождает практически весь процесс разработки, включая самые ранние стадии. До сих пор необходимо улучшение технологий тестирования спецификаций и требований. Актуальна задача разработки тестов, тестирующих процесс разработки, требования бизнеса и цели всей организации. Речь идет о разработке более эффективных тестов, покрывающих самые различные характеристики информационной системы.

Кроме того, продолжаются исследования в области тестов, ориентированных на конкретную модель разработки (водопадную, спиральную) или на конкретную парадигму программирования. Например, для тестирования компонентно-ориентированных систем предлагается тестирование при помощи агентов. Для тестирования активных Java-апплетов предлагают использовать нейросети. Для тестирования агентов, существующих в web (роботы, пауки), предлагают использовать системы, основанные на знаниях.

Таким образом, несмотря на значительную определенность процесса тестирования и полную автоматизацию многих его этапов, остается масса направлений для исследований и практической работы.

Традиционный подход к автоматическим тестам выглядит примерно так - тестописатель изучает тестируемую систему и после этого руками пишет каждый отдельный сценарий для проверки искомой системы. Кто-то может написать тут гордое слово "handcrafted", а я называю это словом "handjob". А все потому, что обычно этот подход к созданию и написанию тестов страдает от двух проблем:

"Парадокс пестицида", описанный Борисом Бейзером в 1990-м году. Заключается он в том, что тесты все менее и менее эффективны в отлове багов, так как баги, для обнаружения которых эти тесты написаны, уже найдены и починены. Если же этого не происходит, то возникают серьезные вопросы к написанному коду и к рабочим процессам
Тесты статичны и их сложно менять, в то время как тестируемая система имеет свойство постоянно эволюционировать, обрастать новым функционалом и менять поведение старого. И тесты нужно менять каждый раз, когда функционал изменяет внешний вид программы или ее поведение. И с ростом сложности обновления тестов оправдывать чудовищные издержки на поддержку тестов становиться все сложнее.

Model-Based Testing данные проблемы практически полностью игнорирует, поскольку тесты создаются автоматически из точной модели приложения. Это сильно упрощает как поддержку уже существующих, так и генерацию новых, крайне полезных и гибких тестов.

Что такое модель?

Модель - это описание тестируемой системы. Формальная спецификация вполне сойдет. Модель должна быть сильно проще описываемой системы и как-то помогать нам понимать и предсказывать поведение тестируемого продукта.

Обычно в качестве модели используется или граф состояний или какой-нибудь конечный автомат. При этом граф состояний уже третий десяток лет используется в тестировании для представления тестируемого софта и дизайна тестов. Подробнее про эту технику дизайна тестов можно почитать . А лучше в целой куче книжек по тестированию, которые были выпущены за последние 25 лет.

Если вкратце, то можно описать так: тестируемое ПО начинает работу в каком-то состоянии ("главная страничка открыта"), принимает какой-то пользовательский ввод ("посмотреть фоточки котяток") и, в зависимости от этого ввода, переходит в новое состояние ("альбом с фоточками котяток появился"). Мы используем модели все время чтобы понять поведение того куска софта с которым работаем ("Хм... если я нахожусь тут и делаю вот это , то я окажусь вон там "). Да в общем-то все тестирование можно рассматривать как перемещение тестировщика через различные состояния системы и проверку того, что эти перемещения происходят корректно (что значит "корректно" это отдельная тема, так что пока мы ее пропустим).

Что такое Model-Based Testing?

Это довольно немолодая идея использовать формально описанные модели для того, чтобы сделать тестирование ПО более дешевым и простым занятием. Само Model-Based Testing это такая "продвинутая" техника тестирования через "черный ящик". У нее есть ряд бонусов перед традиционными методами:

Модель можно начинать собирать еще до того, как появятся первые строчки кода
Моделирование подразумевает основательную работу над спецификацией и архитектурой разрабатываемого ПО, что, как правило, позволяет на ранних этапах избавляться от фундаментальных проблем и банальных разночтений
Модель будет содержать информацию, которую можно будет переиспользовать в нуждах тестирования в будущем, даже если спецификация изменится
Модель сильно проще поддерживать, чем огромную кучу разрозненных тестов

И самое важное - формально описанные модели в комбинации с зачатками теории графов помогает легко и непринужденно генерировать сотни тестов.

Зоркий поклонник Agile может воскликнуть "эй! у нас есть BDD и оно покрывает первые три пункта и еще это спецификация!". Я же отвечу "нихрена подобного - ваши примеры станут нормальной спецификацией только тогда, когда короля Шака Зулу можно будет считать спецификацией на все человечество".

А теперь отбросим споры и посмотрим, как при помощи теории графов выбивать из модели то, что вам нужно для тестов.

Короткий ликбез по теории графов

Теория графов зародилась в 1736-м году в стареньком Прусском городе Кёнингсберге. Город стоял на двух берегах реки и попутно занимал еще и пару островов посреди этой самой реки. Жители этого города от безделья пытались придумать как посетить все семь мостов не проходя ни по одному дважды. Решали на практике, во время прогулок, и в теории, во время кухонных посиделок. Долгое время никто не мог доказать или опровергнуть возможность существования данного маршрута, пока не пришел зануда Эйлер и не испортил горожанам праздник.

Эйлер придумал изобразить каждый кусок суши как вершину графа, а мосты - ребрами графа.

И тут внезапно стало понятно, что нужного маршрута не существует. И все потому, что все вершины имеют нечетное число ребер. Ведь если у вершины четное число ребер, то гуляющий гражданин каждый раз заходя на этот кусок суши может выйти оттуда по новому мосту. Таким образом получается, что прогуляться по всем мостам не пересекая какой-то мост дважды не получится.

С тех пор граф, в котором все вершины имеют четное количество ребер называется "Эйлеровым Графом". А полный обход этого графа носит гордое имя "Эйлерова пути".

И после этого жителям Кёнингсберга пришлось найти себе другое развлечение. Только один китайский математик Мэй-Ку Куан все морочил себе голову этими мостами. А беспокоил его следующий вопрос:

Если нельзя построить маршрут так, чтобы каждый мост пересекался ровно один раз, то какое минимальное количество дополнительных пересечений моста нужно совершить для полного обхода.

А это уже сильно похоже на проблему, с которой встречаются почтальоны. Допустим, каждая вершина это почтовый ящик, куда нужно вкинуть писем. И, допустим, наш постальон должен вкинуть писем в каждый ящик не совершая лишних движений.

Куан предложил считать повторное пересечение моста добавлением еще одного ребра графа. Добавление ребер должно привести к тому, что у всех вершин графа будет четное количество ребер. Эту процедуру принято называть "Эйлеризацией" графа. И после того как граф "Эйлеризован" мы можем построить Эйлеров путь по нему.

И в честь Куана эту задачку назвали "задачей китайского почтальона".

Несколько лет спустя нашлись еще зануды, которым стало интересно что будет, если по ребрам графа можно будет ходить только в одну сторону. Как раз получается проблема, похожая на головную боль таксиста в Нью-Йорке, строящего маршрут по односторонним улочкам.

Тут мы введем еще один термин - орграф. Или ориентированный граф. Это такой граф, ребра которого можно пересекать только в указанном направлении. Направленные же ребра так же называются "дугами".

И если в случае Эйлерова Пути или Проблемы Китайского Почтальона мы оперировали дугами касающимися вершин, то тут приходится принимать во внимание еще и направление движения. И доля "Эйлеризации" такого графа нам требуется чтобы количество входящих в вершину дуг равнялось количеству исходящих. И считая каждую входящую дугу как "+1", а исходящую как "-1" мы можем вычислять "полярность" каждой вершины орграфа. Например вершина в двумя входящими и одной исходящей дугой имеет полярность "2 - 1 = 1".

Для того чтобы Эйлеризовать орграф нам нужно пририсовывать дуги между положительными и отрицательными вершинами. Это "выравнивание" числа входящих и исходящих дуг нам нужно для того же, для чего мы добивались четного числа ребер в неориентированном графе - любой посетитель вершины графа должен иметь возможность ее покинуть.

Причем тут тестирование?

Предположим, что у тестировщика есть модель поведения тестируемой системы. Так же предположим, что эта модель выглядит как диграф, где вершины представляют собой состояние системы, а дуги являются действиями, которые тестировщик может предпринять для изменения состояния системы.

Первое что захочет селать тестировщик - выполнить все возможные действия с тестируемой системой. Но как мы можем это выполнить эффективно? Тут сообразительному тестировщику в голову приходит задачка про таксиста из Нью-Йорка, которая просто слегка замаскировалась. И поскольку у нас уже есть модель тестируемой системы в виде графа, то нам нужно просто применить к ней подходящий алгоритм его обхода, который может быть сгенерирован автоматически.

С другой стороны, исполнение всех возможных действий это хорошо, но даже самый недалекий тест-менеджер понимает, что это банальное "покрытие состояний" в терминах тестирования сырого кода. Но у множителей есть одно неприятное свойство - у них, как правило, очень много "следующих" состояний у каждой вершины. Что же нам делать, если мы хотим проверить все возможные комбинации действий? Решения задач вроде задачи Китайского Почтальона не подходят, поскольку они гарантируют только посещение каждой дуги, но никак не посещение всех возможных комбинаций дуг.

Такой подход как раз активно использовался для тестирования конечных автоматов. К тому же это требование естественно вытекает из комбинаторной техники дизайна тестов под названием "все пары".

Решение предложил некий де Брюийн. Алгоритм выглядит примерно так:

Рисуем сбоку граф, где каждое ребро исходного графа является вершиной.
Там где у исходного графа дуга "1" входит в вершину, откуда выходит дуга "2" рисуем в свежеиспеченном графе дугу из вершины "1" в вершину "2".
Эйлеризуем полученный граф.
Рисуем Эйлеров путь на данном графе.

В принципе можно не напрягаться и просто сделать случайный обход графа. Что примечательно - такая стратегия достаточно устойчива к "парадоксу пестицида". С другой стороны, у любого мало-мальски сложного приложения довольно развесистый граф состояний, на которых можно потратить кучу времени, прежде чем получить хоть какое-то покрытие "случайным обходом".

Про то, зачем сюда добавляют Цепи Маркова, и как обычно решается распараллеливание таких тестов я напишу позже. А пока подведем краткие итоги.

Итого

Модели - это отличный способ представления и осмысления тестируемого приложения, но еще они дают нам довольно простой способ обновлять тесты и поспевать за постоянно эволюционирующим приложением.

Тестирование приложения мы можем рассматривать как обход графа, построенного на основе модели приложения. В свою очередь Теория Графов дает достаточный инструментарий для того, чтобы использовать информацию о поведении системы, описанную в модели, для генерации новых блестящих тестов.

И, поскольку Теория Графов позволяет нам работать непосредственно с моделью:

Новые обходы можно автоматически генерировать при изменении модели
Наши тесты могут легко и непринужденно меняться в рамках одной и той же модели
Различные алгоритмы обхода могут удовлетворять различным потребностям тестирования
Полученные алгоритмы обхода легко можно переиспользовать в совершенно новой среде

Тестирование – это процесс, позволяющий оценить качество производимого продукта. Качественный программный продукт должен отвечать предъявляемым к нему требованиям как функциональным, так и нефункциональным. ПС должна реализовывать все требуемые ВИ и не иметь дефектов – отличий реально существующих свойств или поведения от требуемых. Кроме того, ПС должна обладать свойствами надежности (должны отсутствовать зависания, аварийные отказы и пр.), безопасности, обеспечивать нужную производительность, быть удобной в эксплуатации, расширяемой и т. д. Таким образом, тестирование представляет собой процесс анализа ПС, направленный на выявление дефектов и на оценку свойств ПC.

Цели процесса тестирования

Целью тестирования является оценка качества программного продукта путем

Проверки взаимодействия компонентов;
Проверки правильности интеграции компонентов;
Проверки точности реализации всех требований и выявления дефектов.

Особенности процесса тестирования в RUP

Тестирование – это итеративный процесс, выполняемый во всех фазах жизненного цикла. Работа над тестами начинается с самого начального этапа выявления требований к будущему продукту и тесно интегрируется с текущими задачами. На каждую итерацию определяется цель тестирования и методы ее достижения. В конце каждой итерации определяется, насколько эта цель достигнута, нужны ли дополнительные испытания, не следует ли изменить принципы и инструменты тестирования.

Каждый найденный дефект регистрируется в базе данных проекта с описанием ситуации, в которой он найден. Аналитик определяет, действительно ли это дефект и не является ли он повтором обнаруженного ранее дефекта. Найденному дефекту присваивается приоритет , определяющий важность исправления. Конструктор, ответственный за разработку подсистемы, компоненты или класса, или другой исполнитель, назначенный руководителем, приступает к устранению дефекта. Порядок исправления дефектов регулируется их приоритетами. Тестировщик повторяет выполнение тестов и убеждается (или не убеждается) в устранении дефекта.

Разработчик тестов отвечает за планирование, разработку и реализацию тестов. Он создает план и модель тестирования, методики испытаний (см. ниже) и выполняет оценку результатов тестирования.

Тестировщик (испытатель) отвечает за выполнение системного тестирования. В его обязанности входит настройка и выполнение тестов, оценки выполнения теста, восстановление после ошибок, регистрация выявленных дефектов.

Артефакты

В процессе тестирования создаются следующие документы:

План тестирования – документ, определяющий стратегию тестирования в каждой итерации. Он содержит описание целей и задач тестирования в текущей итерации, а также стратегий, которые будут использоваться. В плане указывается, какие потребуются ресурсы, и приводится перечень тестов.

Модель тестирования – это представление того, что и как будет тестироваться. Модель включает набор контрольных задач, методик испытания, сценариев испытаний и ожидаемых результатов (test cases), тестовых скриптов и описаний взаимодействий тестов.

Контрольная задача – набор тестовых данных, условий выполнения тестов и ожидаемых результатов.
Методика испытаний – документ, содержащий указания по настройке и выполнению контрольных задач, а также по оценке получаемых результатов.
Сценарий тестирования – это упрощенное описание теста, включая исходные данные, условия и последовательности выполнения действий и ожидаемые результаты.
Тестовый скрипт является программой, выполняемой при автоматическом тестировании с помощью инструментальных средств тестирования.
Описание взаимодействия тестов представляет собой диаграмму последовательностей или коопераций, отражающую упорядоченный во времени поток сообщений между компонентами тестов и объектом тестирования.

Результаты тестирования и данные, полученные в процессе выполнения тестов.

Модель рабочей нагрузки используется для моделирования внешних функций, выполняемых конечными пользователями, объемов этих функций и нагрузки, создаваемой этими функциями. Модель предназначается для проведения нагрузочного и/или стрессового тестирования, имитирующего работу системы в реальных условиях.

Дефекты – это описания обнаруженных при проведении тестирования фактов несоответствия системы предъявляемым требованиям. Они представляют собой вид запросов на внесение изменений.

Работы по тестированию выполняются в каждой итерации во всех фазах, но цели и задачи в разных фазах проекта существенно различные.

Фаза вхождения в проект. В этой фазе выполняется подготовка к тестированию. Она включает:

Создание плана тестирования, содержащего требования к тестам и стратегии тестирования. Может создаваться единый план для всех видов тестирования (функциональное, нагрузочное и т. д.) или отдельные планы для каждого вида.
Анализ объема тестирования.
Формулирование критериев качества и завершения тестирования.
Установку и подготовки к работе инструментальных средств тестирования.
Формулирование требований к проекту разработки ПС, определяемых потребностями тестирования.

Фаза развития. В итерациях этой фазы начинается построение модели тестирования и связанных с ней артефактов. Поскольку в этой фазе уже присутствует модель ВИ можно начинать проектировать сценарии тестирования. В то же время нецелесообразно выполнение тестов, поскольку обычно в этой фазе еще не существует завершенных фрагментов ПС. Выполняются следующие деятельности:

Разработка сценариев тестирования.
Создание заготовок тестовых скриптов.
Разработка контрольных задач.
Разработка методики испытаний.
Разработка модели рабочей нагрузки.

Фаза конструирования. В этой фазе появляются завершенные фрагменты систем и прототипы, которые должны тестироваться. При этом практически в каждой итерации проверяются все модули (как ранее разработанные и протестированные, так и новые, добавленные в текущей итерации). Тесты, примененные в предыдущих итерациях, используются и на последующих для регрессионного тестирования, то есть для проверки того, что ранее реализованная функциональность системы сохранилась в новой итерации. Выполняются следующие деятельности:

Создание плана тестирования для каждой итерации.
Уточнение и дополнение модели тестирования.
Выполнение тестов.
Описание обнаруженных дефектов.
Описание результатов тестирования.
Оценка результатов тестирования.

По результатам тестирования вносятся изменения в программный код с целью устранения выявленных дефектов, после чего тестирование выполняется повторно.

Фаза развертывания. В итерациях этой фазы выполняется тестирование всей ПС как программного продукта. Выполняемые деятельности аналогичны деятельностям предыдущей фазы. Выявление дефектов определяет необходимость внесения изменений и повторного тестирования. Итерационный процесс повторяется до тех пор, пока не будут выполнены критерии завершения тестирования.

Оценка результатов тестирования производится на основе метрик тестирования, позволяющих определить качество тестируемой ПС и самого процесса тестирования.

Инструментальная поддержка

Поскольку итерационный процесс тестирования предусматривает многократное повторение тестов, ручное тестирование становится неэффективным и не позволяет тщательно оценить качество программного продукта. В особенности это касается нагрузочного и стрессового тестирования, где требуется моделировать рабочую нагрузку и накапливается значительный объем данных. Выход состоит в применении инструментальных средств, поддерживающих автоматизацию составления и выполнения тестов.

Тестовая модель - это логическая структура, описывающая функциональность системы и/или поведения пользователя, по которой генерируются тест-кейсы. Построение тестовой модели начинается с построения структуры, а затем утвержденная структура наполняется тест-кейсами.

Модели обычно строятся на основе требований и/или ожидаемого поведения системы. Построение тестовой модели и управление ею подходят для больших систем со сложной бизнес-логикой и сложно применимы к проектам, работающим по гибким методологиям, т.к. затраты на поддержание процесса управления тестовой моделью и обеспечения качества будут слишком высокими.

Под управлением тестовой моделью понимается процесс, контролирующий покрытие тестовой модели, качество сценариев, описывающих тестовую модель и ее актуализацию.

Управление тестовой моделью - непрерывный процесс на протяжении всего жизненного цикла продукта.

Покрытие тестовой модели

Для контроля покрытия всех требований можно использовать матрицы трассировки, которые определяют покрытие требований тестовыми сценариями (см. пример).
Перед тем как тест-кейсы будут описаны, структура тестовой модели должна быть утверждена с заказчиком.

Качество сценариев

Для управления качеством сценариев необходимо контролировать не только уровень описания тест-кейсов, но и их качество.

До начала описания тест-кейсов необходимо определить требования для каждого уровня описания и критерии качества описания тест-кейсов.

Возможные уровни описания тест-кейсов:

На 4-м уровне согласование с заказчиком может быть заменено на согласование .

Критерии качества описания тест-кейсов могут быть следующими:

Тест-кейсы необходимо писать по требованиям

Тестирование - это процесс проверки соответствия продукта предъявляемым к нему требованиям. Поэтому в части общего описания тест-кейса (в тест-трекинговых системах обычно употребляется термин «Summary») необходимо ссылаться на конкретное требование в связке с фрагментами текста требований. Таким образом, для всех участников проекта будет понятно, на основании чего написан данный тест-кейс.

Используйте детальные предусловия

Как сэкономить время на выполнении тест-кейсов?

Установите правила форматирования для всех тест-кейсов. Так тест-кейс будет удобен для понимания и чтения для любого участника проекта. Например, на проекте можно ввести следующие правила:

Все входные параметры должны быть отмечены красным цветом.
Все скрипты необходимо выделять синим цветом,
Все названия кнопок, полей, блоков выделяются курсивом и полужирным шрифтом.
Важные места выделяются подчеркиванием.
Каждому выполняемому шагу должен соответствовать ожидаемый результат.
Каждый шаг в тест-кейсах должен описывать только одно действие и ожидаемый результат к нему. Т.е. при получении проваленного тест-кейса в конкретном шаге должно быть однозначно понятно, на каком именно действии возникает ошибка.
Ожидаемый результат должен быть однозначным.

Тест-кейсы должны быть однозначными, т.е. должны быть составлены и сформулированы таким образом, чтобы они не допускали двусмысленного толкования, а четко понимались всеми участниками.

Если написание тест-кейсов занимает продолжительное время, то может возникнуть ситуация, когда специалист перестает видеть свои ошибки. Для этого необходим взгляд со стороны – здесь поможет проведение кроссс-ревью . Этот этап рекомендуется проводить в тех случаях, когда разработка тестовой модели растянута в сроках и длительна по времени. Например, когда разработка тестовых сценариев занимает более 1 месяца.

Процесс контроля качества сценариев можно вести с помощью Test Model Control – специально заготовленного шаблона.

Актуализация тестовой модели

Необходимо регулярно проводить актуализацию тестовой модели и самих тест-кейсов на соответствие требованиям, а также пересматривать приоритеты тест-кейсов.

Для актуализации можно вести «Матрицу требований» (Requirement Traceability Matrix): после каждого изменения в определенном требовании из тест-трекинговой системы делается выборка всех связанных с этим требованием тестовых сценариев, и проводится их обновление.

Средства управления тестовой моделью:

TestRail
TestLink
Jira+Zephyr
Microsoft Test Manager (MTM)
Excel