軟體測驗（白盒測驗與黑盒測驗）-有解無憂

黑盒測驗
- 概述
  - 黑盒測驗用例設計方法包括等價類劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法、因果圖法、判定表驅動法、正交試驗設計法、功能圖法、場景圖法等
- 等價類劃分法
  - 概念
    - 等價類劃分法是把所有可能輸入的資料，即程式的輸入域劃分若干部分（子集），然后從每一個子集中選取少數具有代表性的資料作為測驗用例，
    - 測驗某等價類的代表值就等于對這一類其他值的測驗
  - 等價類：
    - 在所有測驗的資料中，具有某種共同特征的資料子集
  - 等價類的分類：
    - 有效等價類：滿足需求的
      - 有效等價類，是指對于程式的規格說明來說是合理的、有意義的輸入資料構成的集合，
      - 利用有效等價類可檢驗程式是否實作了規格說明所規定的功能和性能
    - 無效等價類：不滿足需求的
      - 無效等價類指對程式的規格說明是不合理的或無意義的輸入資料所構成的集合，
      - 對于具體的問題，無效等價類至少應有一個，也可能多個，
  - 等價類劃分規則
    - 1.明確需求
    - 2.明確有效和無效等價類
    - 3.為每一個等價類規定一個唯一的編號
    - 4.設計一個新的測驗用例，使其盡可能多地覆寫尚未被覆寫地有效等價類，重復這一步，直到所有的有效等價類都被覆寫為止
    - 5.設計一個新的測驗用例，使其僅覆寫一個尚未被覆寫的無效等價類，重復這一步，直到所有的無效等價類都被覆寫為止
- 邊界值分析法
  - 概念
    - 大量的錯誤是發生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發生在輸入輸出范圍的內部，因此針對各種邊界情況設計測驗用例，可以查出更多的錯誤
    - 邊界值分析法就是對輸入或輸出的邊界值進行測驗的一種黑盒測驗方法，
    - 通常邊界值分析法是作為對等價類劃分法的補充，這種情況下，其測驗用例來自等價類的邊界
    - 與等價類區別：
      - 邊界值分析不是從某等價類中隨便挑一個作為代表，而是使這個等價類的每個邊界都要作為測驗條件，
      - 邊界值分析不僅考慮輸入條件，還要考慮輸出空間產生的測驗情況
  - 邊界范圍
    - 使用邊界值分析方法設計測驗用例，首先應確定邊界情況，通常輸入和輸出等價類的邊界，就是應著重測驗的邊界情況
    - 應當選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測驗資料，而不是選取等價類中的典型值或任意值作為測驗資料
      - 上點：邊界上的點（等于）
      - 離點：距離上點最近的點
      - 內點：范圍內的點
    - 常見邊界值：
      - 1.對16Bit的整數而言，32767和32768是邊界
      - 2.螢屏上游標在最左上、最右下位置
      - 3.報表的第一行和最后一行
      - 4.陣列元素的第一個和最后一個
      - 5.回圈的第0次、第1次和倒數第2次、最后一次
- 錯誤推測法（經驗）
  - 概念
    - 基于經驗和直覺推測程式中所有可能存在的各種錯誤，從而有針對性的設計測驗用例的方法
    - 列舉出程式中所有可能有的錯誤和容易發生錯誤的特殊情況，根據他們選擇測驗用例
- 因果圖法
  - 概念
    - 因果圖法是一種利用圖解法分析輸入的各種組合情況，從而設計測驗用例的方法，它適合于檢查程式輸入條件的各種組合情況
    - 等價類劃分法和邊界值分析方法都是著重考慮輸入條件，但沒有考慮輸入條件的各種組合、輸入條件之間的相互制約關系，這樣雖然各種輸入條件可能出錯的情況已經測驗到了，但多個輸入條件組合起來可能出錯的情況卻被忽視了
    - 如果在測驗時必須考慮輸入條件的各種組合，則可能的組合數目將是天文數字，因此必須考慮采用一種適合于描述多種條件的組合、相應產生多個動作的形式來進行測驗用例的設計，這就需要利用因果圖（邏輯模型）
  - 因果圖
    - 因果圖中使用了簡單的邏輯符號，以直線聯接左右結點，左結點表示輸入狀態（或稱原因），右結點表示輸出狀態（或稱結果）
    - C1表示原因，通常置于圖的左部，e1表示結果，通常在圖的右部
    - 關系
      - 恒等：若c1是1，則e1也是1；否則e1為0，
      - 非：若c1是1，則e1是0；否則e1是1，
      - 或：若c1或c2或c3是1，則e1是1；否則e1為0，“或”可有任意個輸入，
      - 與：若c1和c2都是1，則e1為1；否則e1為0，“與”也可有任意個輸入，
    - 約束
      - 輸入狀態相互之間還可能存在某些依賴關系，稱為約束，例如,某些輸入條件本身不可能同時出現，輸出狀態之間也往往存在約束，在因果圖中,用特定的符號標明這些約束，
      - E約束（異）：a和b中至多有一個可能為1，即a和b不能同時為1，
      - I約束（或）：a、b和c中至少有一個必須是1，即 a、b 和c不能同時為0，
      - O約束（唯一）；a和b必須有一個，且僅有1個為1，
      - R約束（要求）：a是1時，b必須是1，即不可能a是1時b是0，
- 判定表驅動法
  - 判定表是分析和表達多邏輯條件下執行不同操作的情況的工具
  - 能夠將復雜的問題按照各種可能的情況全部列舉出來，簡明并避免遺漏，
  - 因此，利用判定表能夠設計出完整的測驗用例集合，在一些資料處理問題當中，某些操作的實施依賴于多個邏輯條件的組合，即：針對不同邏輯條件的組合值，分別執行不同的操作，判定表適合于處理這類問題
  - 判定表建立步驟：
    - 1）確定規則的個數，假如有n個條件，每個條件有兩個取值（0，1），故2n種規則，
    - 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，合并相似規則（相同動作）
- 正交試驗法
  - 從大量的（實驗）資料（測驗例）中挑選適量的，有代表性的點（例），從而合理地安排實驗（測驗）的一種科學實驗設計方法.類似的方法有:聚類分析方法,因子方法方法等
白盒測驗
- 概念
  - 白盒測驗，又稱結構測驗、邏輯驅動測驗或基于程式代碼內部構成邏輯的測驗，測驗工程師需深入考察程式代碼的內部結構、邏輯設計等
  - 對于白盒測驗工程師來說，軟體產品內部構成是透明的
  - 特點
    - 優點：代碼覆寫率高
      - 黑盒測驗基于業務需求，因為不涉及代碼層面，測驗用例無法覆寫所有的代碼邏輯
    - 缺點：
      - 覆寫所有代碼路徑難度大
      - 業務功能可能覆寫不全
      - 測驗開銷大
- 白盒測驗方法
  - 靜態白盒測驗方法（不需要執行代碼）
    - 桌面檢查（Code Review）
      - 相互交叉審查代碼
    - 代碼審查
      - 會議中，由開發人員講解代碼邏輯
    - 代碼走查
      - 會議中，參會人在會議程序中，使用測驗用例查看代碼走向（演示查看）
    - 代碼掃描工具
  - 動態白盒測驗方法
    - 邏輯覆寫法：通程序式邏輯結構的遍歷實作程式的覆寫
      - 覆寫率：用于衡量測驗完整性的手段
        覆寫率 = 至少被執行一次的item數 / item總數
        
        item為程式邏輯結構，如陳述句、判斷、條件、路徑等
      - 陳述句覆寫
        陳述句覆寫測驗設計測驗用例，使得程式中每條陳述句至少被執行一次
        
        陳述句覆寫率 = 至少被執行一次的陳述句數 / 可執行的陳述句總數
        
        例如：代碼共有4條可執行陳述句，設計的測驗用例執行了3條，陳述句覆寫了為3/4=75%
        
        弊端：
        陳述句覆寫不能準確判斷運算中的邏輯關系錯誤，因為即使用例能覆寫到所有陳述句，當也可能無法檢測到判斷運算中的邏輯
      - 判定覆寫
        判定覆寫也叫分支覆寫，設計測驗用例，使得程式中的每個判斷的”真“和”假“都至少被執行一次
        即：程式中的每個分支至少執行一次
        
        只要滿足了判定覆寫標準就一定滿足陳述句覆寫標準
        
        判斷覆寫率 = 每個判斷的真偽值至少出現一次 / 判定結果的總數
        
        例如：代碼共有2個判定，4個判定結果，設計的測驗用例執行了3個分支，分支覆寫了為3/4=75%
        
        弊端：
        判斷覆寫會忽略條件中取或（||）的情況
      - 條件覆寫（組合的條件被拆分開）
        條件覆寫設計測驗用例，使得判定中的每個條件至少有一次取真值，有一次取假值
        
        條件覆寫率 = 每個條件的真偽值至少出現一次 / 條件結果的總數
        
        例如：代碼中有判定2個，條件3個，條件結果6個，設計測驗用例執行了5個條件結果，條件覆寫率為5/6=83%
        
        弊端：
        條件覆寫筆判定覆寫，增加了對判定中所有條件的測驗，但是條件覆寫無法保證判定覆寫（無法保證所有判定結果都被覆寫）
      - 判定-條件覆寫（判定和條件都被覆寫）
        判定條件覆寫設計測驗用例，使得被測驗程式中的每個判斷本身的判定結果（真偽）至少滿足一次，同時，每個邏輯條件的可能值（真偽）也至少被滿足一次，
        即同時滿足100%判定覆寫和100%條件覆寫的標準
        
        判定條件覆寫率 = 每個條件的真偽值和判定的真偽值至少出現一次 / 條件結果的總數 + 判定結果的總數
        
        例如：代碼中有判定2個，條件3個，判定結果4個，條件結果6個，設計測驗用例執行了3個判定結果，5個條件結果，判定條件覆寫率為：（3+5）/（4+6）=80%
        
        弊端：
        滿足判定-條件覆寫后，一定能滿足條件覆寫、判定覆寫、陳述句覆寫，但還是會忽略條件中取或的情況
      - 條件組合覆寫（每個判定中條件的可能性）
        條件組合覆寫設計測驗用例，使得被測驗程式中的每個判定中條件結果的所有可能組合至少執行一次
        
        條件組合覆寫率 = 條件組合至少出現一次 / 條件組合的總數
        
        例如：案例代碼中有判定2個，條件3個（判定1有2個條件，判定2有1一個條件），判定1的條件組合為4個，判定2的條件組合為2個，設計測驗用例執行了5個條件組合，條件組合覆寫率為：5/（4+2）=83%
        
        弊端：
        滿足條件組合覆寫后，一定能滿足條件覆寫、判定覆寫、條件-判定覆寫、陳述句覆寫，但還是會忽略條件中取或的情況
        
        條件組合覆寫不能保證所有路徑被執行
      - 路徑覆寫
        路徑覆寫設計測驗用例，覆寫程式中所有可能的路徑
        
        路徑覆寫率 = 至少被執行過一次的路徑數 / 路徑總數
        
        例如：案例代碼中共有4條路徑，設計測驗用例執行了3條路徑，路徑覆寫率為3/4=75%
        
        弊端：
        路徑覆寫可以對程式進行徹底的測驗，但是滿足路徑覆寫，并不一定滿足條件覆寫，也就不能滿足條件組合覆寫
    - 基本路徑測驗法
      - 由于路徑覆寫在實際專案中會非常復雜，作業量巨大，所以出現了基本路徑測驗法
      - 基本路徑測驗法在程式控制流程圖的基礎上，通過分析程式的環路復雜性，匯出基本可執行路徑集合，從而設計測驗用例
      - 步驟：
        1.根據代碼畫出程式控制流圖，并轉換為控制流圖
        
        2.計算環路復雜度，三種計算方法：
        
        流圖中區域的數量，就對應于環型的復雜性（區域數量 = 環形復雜度）
        
        給定流圖G的圈復雜度V(G)，定義為v(G)=E-N+2
        E是流圖中邊的數量，N是流圖中節點的數量
        
        上圖: V(G)=10-8+2
        
        給定流圖G的圈復雜度V(G)，定義為v(G)=P+1
        P是流圖G中判定節點的數量
        
        上圖:V(G)=3+1
        
        3.匯出可執行路徑（只需經過節點即可，一般路徑數和復雜度相等）
        
        4.根據路徑，設計測驗用例

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