黑盒测试及测试用例设计方法

黑盒测试及测试用例设计方法黑盒测试定义什么是黑盒测试？黑盒测试就是测试人员把软件产品（可阶段性产品）看做是一个黑盒。在测试过程中测试人员只需关心对这个软件黑盒操作会得到什么样的结果，而不必深入地去了解它的内部实现机制所进行的测试活动。例如：在Windows的命令行中输入字符串dir就可以得到当前目录下的子目录及文件的列表。而输入tasklist后就得到一张正在系统中运行的任务的列表。在以上操作中不必去考虑命令行解析器会如何解析输入的字符串，也不必考虑系统如何获取我们想要的信息并如何把他显示在屏幕上，这就是黑盒处理机制。我们只关心输入（input）的和想要得到的输出（output）。如果在初始条件确定的情况下的一组确定的输入经过软件产品这个黑盒进行处理后并没有得到期望的结果(expectedresult)时,则说明此时就发现了一个软件的缺陷（defect）。为什么要做黑盒测试？验证（verity）：软件产品是否符合需求文档的设计（IEEE1983ofIEEEStandard729）证实（validate）：软件产品符合最终用户的需求（IEEE1983ofIEEEStandard729）把dir输入到其它软件（如计算器）可能毫无意义，但在Windows命令行中被解析为获取当前目录下的子目录及文件的列表，并且在初始条件确定的情况下将得到可预测的输出。这样的输出在软件测试阶段通常被定义下来以保证开发人员编写的程序有章可循。这下是软件测试的目的之一：验证（verity）软件产品是否符合需求文档的设计。黑盒测试中，测试人员只按业务逻辑测试而不需要考虑内部实现。这就很好地模拟了终端用户的行为。然而终端用户的行为并不会都在软件需求文档中定义（例如黑客攻击）。我们可以尽量模拟终端用户对产品网站进行攻击。这样的测试既可以是预先定义好的，也可以是随机的（adhoctest）。像这样的模拟终端用户操作对产品进行的测试活动就是在履行软件测试的另一个目的：证实（validate）软件产品符合最终用户的需求。软件生命周期中的哪些测试阶段用到过黑盒测试？软件生命周期包括：单元测试（unittest）。组件测试（componenttest）。集成测试（integrationtest）。系统测试（systemtest）。用户验收测试（useracceptancetest）。在各个测试阶段通常会设置通过条件（passcriteria）和准入条件（entrycriteria）。其实一般说来黑盒测试适用于所有阶段。单元测试中，把函数看成一个黑盒，小尺度的黑盒，叫做函数黑盒。一个组件或应用软件正是由一个个函数黑盒组成的大黑盒。函数体就是黑盒，而形参和返回值就是这个函数黑盒的输入和输入。利用黑盒测试用例的设计方法对其输入值域和输出值域进行分析可以极大也保证函数的质量。说明：一个函数除了输出返回值外还可能有其它的输出：函数体有可能处理了函数域以外的全局变量，这里全局变量也成为了这个函数的输入和输出的一部分。函数的参数可以是引用型参数（C语言中可以用指针作为引用型形参，C++中可以用指针可引用作为引用型形参，在C#/Java中引用类型的引用或值类型的引用作为引用型形参）。这里被引用的对象实例有可能在函数中被修改如下图函数黑盒函数体输入（input）输出（output）形参（值类型，引用类型）全局变量...返回值引用类型形参所引用的对象实例引申：若想要占用最少的代码空间和运行时间，占用最少的运行时间，就应该深入了解编程语言，熟悉数据结构和算法方面的书籍。专业性的软件企业如微软、Google等就很着重这些，即便是招收测试人员也如此，有志于去这些公司的朋友有必要在此多花时间精力。关于函数是否做了正确的事，通过学习测试知识会有不少的帮助。正如前面所说的组件或程序是通过层层调用函数来处理用户需求的，所以当多个函数能够封装成一个组件时，也就是把一个个小的函数黑盒组装成了一个大黑盒，此时就可以对它行一定的组件测试了。这时的组件即使还能完成一个完整的功能，也能通过编写驱动函数或桩函数的方法去测试它。什么叫打桩，什么叫驱动？驱动函数：在测试被测函数时，一般需要在一个函数中构造一些实验数据作为传入被测函数的实参，然后再在该函数中调用被测函数，之后检验测试结果。这样的函数被称为驱动函数（一般为main函数）桩函数：在测试被测函数时，被测函数可能要调用一个未被实现功能的函数（或一连串函数的调用）。这时测试人员可以写一个临时的简单的函数以模拟被调函数的部分行为。这样的函数称为桩函数。（如图）准备数据检验测试结果调用被测函数返回调用A（）返回桩函数A’（）函数A（）调用B（）...函数B（）调用C（）...函数C（）函数A（），B（），C（）都未完成。所以我们要用桩函数A’（）来模拟及替代这3个函数的功能驱动函数被测函数我们通过组件暴露的公共接口分析它的输入值域，然后根据其输入值域编写测试数据。之后在驱动程序中调用组件的公共接口，并把测试数据作为参数（全局变量）传给被测组件。最终获得该组测试经处理后所产生的输出。此后就要分析这些输出是否是期望结果以确定该组件是否有缺陷。之后被多个测试过的组件将被集成，成为更大的组件直到成为功能齐全的应用程序。这里系统测试就开始了。从黑盒测试的角度看，这里的软件产品就是一个更大规模的黑盒，而且因为功能齐全，我们就可以直接通过图形用户界面、命令行或该软件产品所提供的其他方式直接对其进行黑盒测试了。进入用户验收测试阶段，黑盒测试也是最主要的测试方法，只不过此时所做的测试大都是从用户的角度出发，而且生产企业大都会邀请用户直接加入到用户体验中来，以使软件产品更符合用户的习惯。黑盒测试方法输入值域和输出值域输入值域：当测试人员对软件产品进行黑盒测试时，需要对软件黑盒进行输入用户产生相应的测试结果。这样的输入值的组合就构成了我们对某个软件产品进行黑盒测试时所用的测试用例。所有输入值组合的集合就构成了输入值域。有效输入值域：输入值域的有效范围称为有效输入值域。无效输入值域：输入值域的无效输入范围称为无效输入值域。输入值域=有效输入值域+无效输入值域同理，输出值域=有效输出值域+无效输出值域软件测试工作中，要有一定的方法来减少工作量：首先，把输入（出）值域划分为有效输入（出）值域和无效输入（出）值域。其次，把有效输入（出）值域和无效输入（出）值域划分为更小的集合，而且每个集合中的输入（出）组合对于这个程序来说完全是等效的。——等价类划分法然后，在每个集合中挑选一个或几个输入（出）组合作为测试用例。——边界分析值法等价类划分(EquivalencePartitioning)等价类划分：运用的是对组件的输入值域和输出值域进行划分的模式来设计测试用例。通过对需求文档的分析来得到这些输入值域和输出值域。这是需求文档的深度、详细程度及精确程度等将对输入值域和输出值域都产生巨大的影响。所以测试人员要在需求文档编写期间积极参与文档的审查工作。该设计模式应该包括对输入值域和输出值域的划分。（1）每个划分出来的等价类应该包含一组值的集合或一个范围内的值。（2）每个等价类中，所有的值对于这个组件来说在某种程度上都是等效（价）的。（3）此外有效值域和无效值域都应当按照这种方式划分。在这种模式下测试用例将执行（覆盖）各个等价类。这样的等价类包括对有效输入值域进行划分所得等价类和对无效输入值域进行划分所得的等价类。测试用例还可以被设计为用来测试那些无法被推导出的无效输出值。一个测试用例可以执行（覆盖）任意数量的等价类。每一个测试用例应当包括：对于该组件的输入。该用例所执行（覆盖）的等价类。该用例的期望输出。等价类设计模式的覆盖率为：等价类划分覆盖率=（已覆盖的等价类数量/总的等价类数）×100%已覆盖的等价类数量是指我们在测试用例设计过程中使用等价类划分所设计的测试用例集（testcasesuite）总共覆盖的等价类数量。总的等价类数量是指一个组件的输入值域和输出值域的所有可能的等价类的总和。例子：假设有一个组件，为学生的成绩定级，它在其设计文档中被描述为以下内容：该组件将接收两个有符号整型参数——考试成绩（80分）和平实表现（20分），该组件将把这两个参数枷。之后根据这个和对其进行定级，经过该组件的运算和判断将输出4个值：总分大于等于80-‘A’（优秀）总分大于等于60并小于80-‘B’（良好）总分大于等于50并小于60-‘C’（补考）总分小于50-‘D’（重修）在此，所有输入的考试成绩如果超出出其有效值范围，则该将返回一个错误信息（errormessage）的提示信息。思路：先划分等价类，再设计测试用例来执行（覆盖）每个等价类。等价类将按照该组件的输入和输出域来进行划分。输入域和输出域中所有的有效值域和无效值域都将被考虑。1、分析该组件的输入域。先对其两个参数的有效值域进行划分。0≤考试成绩≤80。0≤平时成绩≤20。然后对这两个参数的其无效值域进行划分。考试成绩0。考试成绩80。平时表现0。平时表现20。（当然可能碰到误输入小数点或一些字母、符号等非数字的字符组合。于是在这两个参数的输入域中还划分出以下无效值域。）考试成绩=带小数的浮点数。考试成绩=非数字的字符组合。平时表现=带小数的浮点数。考试成绩=非数字的字符组合。2、下面来分析一下该组件的输出域。先对其输出域的有效值域进行划分。80≤总分≤100将输出‘A’（优秀）60≤总分80将输出‘B’（良好）50≤总分60将输出‘C’（补考）0≤总分50将输出‘D’（重修）100总分将输出‘errormessage’（错误信息）总分0将输出‘errormessage’（错误信息）在此，总分=考试成绩+平时表现。（“errormessage”（错误信息）也在输出域的有效值域之列。这是因为组件的设计文档中已经指明输入的考试成绩与平时表现如果超出其有效值范围，则该将返回一个错误信息（errormessage）的提示信息。）以上6种情况之外的输出就是无效输出了。一般来说未在组件设计文档中描述的无效输出比较难被界定出来的。但是一旦测试人员在使用该组件时遇到或界定出某一无效输出时就应当要求开发人员将其加入设计文档，并在新的版本中将其实现。本例中输出域的无效值域划分为以下等价类。output=“null”等效于输入的两个参数皆为null。output=“floatinput”等效于输入参数至少有一个是浮点数。output=“non-numbericinput”等效于输入参数至少有一个是非数字。3、总结一下所有的等价类划分。0≤考试成绩≤80。0≤平时成绩≤20。考试成绩0。考试成绩80。平时表现0。平时表现20。考试成绩=带小数的浮点数。考试成绩=非数字的字符组合。平时表现=带小数的浮点数。平时表现=非数字的字符组合。80≤总分≤100将输出‘A’（优秀）60≤总分80将输出‘B’（良好）50≤总分60将输出‘C’（补考）0≤总分50将输出‘D’（重修）100总分将输出‘errormessage’（错误信息）总分0将输出‘errormessage’（错误信息）output=“null”等效于输入的两个参数皆为null。output=“floatinput”等效于输入参数至少有一个是浮点数。output=“non-numbericinput”等效于输入参数至少有一个是非数字。4、设计测试用例来覆盖以上的各个等价类，此时采用逐个覆盖的方法。使我们设计出的用例和被其覆盖的等价类之间的关系显得非常清晰。（1）以下用例是对输入参数与考试成绩相关的等价类进行覆盖输入参数-考试成绩相关的等价类测试用例001002003输入参数1（考试成绩）50-385输入参数2（平时表现）151515总分6512100被覆盖的划分（考试成绩相关）0≤考试成绩≤80考试成绩0考试成绩80输出结果Berrormessageerrormessage注：其中平时表现被设