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关于集成测试的相关认识
 
作者:zhaolixin007,发布于2012-2-2
 

集成测试,也叫组装测试或联合测试。在单元测试的基础上,将所有模块按照设计要求(如概要设计文档)集成为子系统或系统,是单元测试的逻辑扩展。最简单的形式是:两个已经测试过的单元组合成一个组件,并测试它们之间的接口。

集成测试中,我们主要关注的是以下内容:

  1. 在把各个模块连接起来时,穿越模块接口的数据是否会丢失;
  2. 各个子模块组合起来,能否达到预期要求的功能;
  3. 一个模块的功能是否会对另一个模块的功能产生不利的影响;
  4. 全局数据结构是否有问题;
  5. 单个模块的误差积累起来是否会被放大,从而达到不可接受的程度。

在集成测试时,我们需要关注被测模块的实际调用情况,并结合模块之间的接口来进行测试。而无需过于关注其内部实现(内部实现已在单元测试验证了)

常见接口类型

我们已经知道,集成测试关注的是模块之间的接口。可以将“接口”作为切入点。纵观模块之间的接口,我们可以归纳为以下几种类型:

  1. 通信协议:两个模块之间通信采用的是标准的或者自定义的协议;协议中即包含数据部分,又包含控制部分;而大部分实现将数据与控制通过一条链路来传递,往往通过不同的消息包进行分离;
  2. 调用关系:模块A调用模块B,实际上是由模块A向模块B发出了一条控制指令,这里数据传递体现的不是很明显,往往体现为参数与返回值;
  3. 文件、数据库、队列、第三方中间件等:表现的主要是数据的传递;
  4. 共享资源:比如共享一段“存储区域”,其中涉及的关键资源主要是“锁”了;这样的两个模块在运行时往往分布到不同的进程或者线程中,表现为对资源的竞争,以及数据的共享。
  5. 同步:一个模块的运行需要另外一个模块的触发,双方往往存在“信号”等通知机制,也可以理解为一种特殊的控制方式。

集成测试思路

明确了测试对象以后,就可以按照一般的测试方法设计和实施测试了。可按如下思路进行测试:

  • 找出系统中的各种接口,如需要传递哪些数据?存在哪些控制指令?如数据(协议包)中字段取值,指令参数变化等;
  • 将不同的控制指令等划分等价类,找出每类的代表,就得到了测试数据,让每类数据流与控制流均通过接口一次,从而实现接口测试的完全性;

另外,也要考虑模块的集成能否准确体现业务上的关联?各个模块是否具备其角色的全部属性和接口?

当然,集成测试不会太关心业务或者需求,那是系统测试的事了。但此时想想,往往能够得到意外的收获。

测试方案是一个重要的活动,其包含了对测试对象的分析,采用的集成策略,以及设计的各种测试用例等。测试方案文档应该按照公司规定的模板进行编写,并采用测试方案和测试报告结合的方式,最后将测试结果的分析追加到测试方案中。测试方案应包括以下的主要内容:

  1. 被测特性的分析,即对整个测试的对象做个简要而精准的分析说明;如测试的是一个程序,则应说明该程序的主要功能和特征;
  2. 采用的集成策略,如自顶向下或自底向上的集成策略,并说明采用此种策略的原因和理由;
  3. 测试对象的详细描述和设计测试用例,说明设计的思路。这里的对象就是具体的测试内容,如两模块之间的的接口;
  4. 测试结果的分析,测试完成后,根据测试中发现的问题,应对每个测试对象的结果进行分析和说明。并在最后说明整个测试情况,发现的缺陷数量,各种等级缺陷的分布情况,以及缺陷清单。

测试的实施包括两个部分的内容;

  • 编写测试驱动和桩程序;
  • 根据设计的测试用例进行测试。

在测试过程中,根据集成策略的不同,需要编写测试驱动程序或桩程序。将未经测试的但需要调用的模块用桩程序代替;将未经测试但需要使用的上级模块用驱动程代替。对已经通过了测试的模块,则可以直接使用原程序。

测试中应该注意对测试驱动和桩的保存,以便后期进行回归测试。因此在编写的时候就考虑该需求;并且要有一定的可维护性,以便规格变更时,进行简单修改即可应用到测试。

测试驱动和桩程序编写好后,就可以根据测试用例设置测试数据,对测试的模块接口等进行测试和确认。并将发现的所有软件缺陷录入到CQ缺陷库,并通知相应的开发人员进行修改。

如此重复直到完成所有模块的测试。

一般来说,都是考虑基于系统测试功能分解的集成测试,通过树结构或文字的形式表示分解出的模块功能图。

树形图表示一个拥有6个模块的功能分解树,集成的顺序有多种选择:从树顶开始向下(自顶向下集成)、从树底开始向上(自底向上集成)、自顶向下和自底向上两种方式组合起来(三明治集成,或叫混合集成)。这些集成顺序都是假设模块已经通过单独测试。

自顶向下集成从主程序(树根)开始。所有被主程序调用的下层模块都作为“桩模块”出现,桩模块就是模拟被调用模块的一次性代码。一般来说,测试人员要开发桩模块,开发了主程序所需的所有桩模块之后,就可以测试主程序,就像它是一个独立模块一样,使用适当的黑盒测试和白盒测试技术进行测试。

上图所示为一个系统的集成过程。方框都是用来代替对应模块的桩程序,首先对主程序A进行测试,用三个桩程序代替其调用的三个模块,然后逐步采用实际的模块取代这些桩模块。如果新加入的实际模块调用其他的模块,则也需要为其开发相应的桩模块。如此反复,直到所有模块都被集成。

为了能够准确地实施测试,应当让桩程序正确而有效地模拟子模块的功能和合理的接口,不能是只包含返回语句或只显示该模块已调用的信息,而不执行任何功能的哑桩程序。如果不能使桩程序正确地向上传递有用的信息,可以采用以下解决办法:

  1. 将很多测试推迟到桩程序用实际模块替代了之后进行;
  2. 进一步开发能模拟实际模块功能的桩程序;
  3. 自底向上集成和测试软件

自顶向下集成方式的缺点是需要建立桩程序。要使桩程序能够模拟实际子模块的功能十分困难,同时涉及复杂算法,真正输入/输出的模块一般在底层,他们是最容易出问题的模块,到测试和集成的后期才遇到这些模块,一旦发现问题导致过多的回归测试。

优点是能够较早地发现在主要控制方面的问题。

自底向上集成是从树的叶子开始,并编写相应的测试驱动程序来代替调用的模块。相对自顶向下集成需要开发的桩,要开发的测试驱动的数量要少些。大多数系统在接近叶模块时,都有高扇出低扇入的特点,扇出是指该模块直接调用的下级模块的个数;扇入是指直接调用该模块的上级模块的个数。但是测试驱动程序比桩程序复杂。

上图是一个自底向上集成的过程。随着集成层次向上移动,驱动程序将大为减少。如果对程序模块结构的最上面两层模块采用自顶向下进行集成和测试,可以明显地减少驱动模块的数目,而且可以大大减少把几个系统集成起来所需要做的工作。

自底向上集成方式的缺点是“程序一直未能作为一个实体存在,直到最后一个模块加上去后才形成一个实体”。就是说,在自底向上集成和测试的过程中,对主要的控制直到最后才接触到。

优点是不需要桩程序,同时由于涉及到复杂算法和真正输入/输出的模块最先得到集成和测试,可以把最容易出问题的部分在早期解决。此外,自底向上集成的方式可以实施多个模块的并行测试,提高测试效率。

混合集成测试就是把前面介绍的两种方式结合起来进行集成和测试。这样可以兼具两者的优点。下面介绍3种常见的混合式增殖方式:

  1. 衍变的自顶向下的增殖方式:它的基本思想是强化对输入/输出模块和引入新算法模块的测试,并自底向上集成为功能相当完整且相对独立的子系统,然后由主模块开始自顶向下进行增殖测试。
  2. 自底向上- 自顶向下的增殖测试:它首先对含读操作的子系统自底向上直至根结点模块进行集成和测试,然后对含写操作的子系统作自顶向下进行集成与测试。
  3. 回归测试:这种方式采取自顶向下的方式测试所修改的模块及其子模块,然后将这一部分视为子系统,再自底向上测试,以检查该子系统与其上级模块的接口是否匹配。

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