测试用例的设计方法-理论篇

lsekfe

　对于QA来说，测试用例就是我们的源码库。测试用例的重要性自然也是不言而喻的，相信每一个QA都曾在“写不完”的测试用例文档里挣扎过，也可能至今还有着——到底什么样的测试用例才是是好的测试用例——这样的疑问。
　　今天想从实用的角度总结一下测试用例的设计方法，本文是理论篇，内容包括什么是测试用例，为什么需要测试用例，以及常用的测试用例设计方法；后续还会有实用篇向大家分享，我在平常的工作中是怎么写测试用例的。
　　1. 什么是测试用例

软件测试员做些什么: 发现软件缺陷 (而不是简单得验证功能是否实现) ; 尽可能早地找出软件缺陷; 并确保其得以修复。 ——Ron Patton 《软件测试》

　测试用例（Test Case），就是为了验证某个需求是否实现、是否存在缺陷，在测试执行之前设计的一套详细的测试方案。测试用例通常由测试标题、前置条件、测试数据、测试步骤、预期结果等组成。
　　下面的示例是“豆瓣PC端登陆功能”的测试用例：

测试用例示例

　　敏捷开发团队中，测试用例的设计和执行通常都是一个人，这时，对测试用例文档通常没有严格的格式要求，清晰准确即可！
　　2. 为什么我们需要测试用例
　　- 如果我们不使用测试用例，难道就没办法检查出缺陷吗？
　　- 可以不编写测试用例直接进行测试，但这样是有风险的，不能够保证全面覆盖。除此之外，测试用例还可以：
　　· 体现QA了解需求的过程
　　敏捷开发团队中，QA通常是从IPM阶段开始接触到新的需求，此时用户故事的需求描述、Acceptance Criteria、原型图等都已基本完成。QA在编写用例的过程中，将仔细梳理整体业务流程、充分思考产品需求的细节，找出需求是否存在不合理、有矛盾、不明确等问题，从而推动BA/UX完成更加详细的设计。
　　· 帮助QA理清测试思路及测试过程
　　测试用例的编写，实际上是把需求转换为一种可操作步骤的行为。QA也没有那么强大的大脑能够把所有的操作步骤都记在脑海里，写下来不仅能帮我们记住，写下来的这个过程也是梳理测试思路的过程。特别是，当你将当前需求的用例都罗列出来时，也能很清晰规划之后的测试顺序。
　　· 规划测试数据的准备
　　我们可以看到，在测试实践中，测试数据是与测试步骤分离的。在测试执行前，按照测试用例准备一组或若干组测试数据，特别是一些需要其他人协助准备的测试数据，这十分有助于高效的测试执行工作。
　　· [url=]记录[/url]测试所覆盖的测试内容，同时反应测试进度
　　依照测试用例执行测试，并及时记录每一个测试用例的测试结果，这样项目成员都能够清楚地了解到目前已经完成了哪些测试，这些测试覆盖了哪些需求。那么在一些突发情况下，比如你被调离或离职，别人也能迅速了解测试覆盖内容及测试进度。
　　· 为后续的测试提供可参考的依据
　　新加入的功能可能会影响已有功能，新的需求是对原来的功能进行优化，新版本要上线等，项目进行过程中有这很多情况，都需要QA进行回归测试，有了测试用例，回归测试就能按部就班进行。
　　· 是分析缺陷的标准
　　测试用例并不是一写完就再也不用更新了。通过记录的缺陷数据，与测试用例进行对比，分析是否存在漏测情况，即当前测试用例是否能够覆盖该缺陷，若未能覆盖，说明当前测试用例集不完善，应补充相应测试用例；若已有相应测试用例，则表明测试执行过程中存在问题。
　　简单来讲，测试用例能够帮助我们在测试执行前澄清需求、梳理测试过程，并提前规划好测试数据；在测试执行中作为清单使用，记录测试覆盖的内容、反应测试进度；测试执行后也能作为回归测试等的参考，能与缺陷记录结合分析，来不断完善测试用例本身。
　　3. 常见的测试用例设计方法

常用的4种测试用例设计方法

　　测试用例的设计方法有很多，但在实践中，最常用也是最有用的方法就是上图所示的这四种方法，下面我会详细介绍这些方法。
　　3.1 等价类划分法
　　有这样一条测试基本原则：穷尽测试是不可能的。即使是看起来规模很小的软件产品，其输入数据的组合或逻辑路径也几乎是无穷的，也就是说，想对测试对象进行完全的检查和覆盖，基本上是不可能的。
　　- 既然无法用穷举法来测试，那我们是否能从大量可能出现的数据中，选取一部分进行测试？可以随机选择任意一个值么？*
　　- 当然不能是随意值！但是如果我们使用合适的数据选择方法，可以达到与穷举法相同的测试效果！
　　我们可以依照数据的特性，将所有的测试数据分为若干个类，每一类的代表性数据在测试中的作用等价于这一类中的其他值，也就是说，如果某一类中的一个例子发现了错误A，这一等价类中的其他例子也能发现这个错误A；反之，如果某一类中的一个例子没有发现错误，则这一类中的其他例子也不会查出错误。这种划分数据的方法被称为等价类划分方法，划分等价类时遵循以下3个标准：
　　· 完备性：划分的子集合的并集是整个集合;
　　· 无冗余性：子集互不相交;
　　· 等价性：属于同一等价类的测试数据，映射到”相同的执行路径"。
　　通过这种选择适当的数据子集来代表整个数据集的方法，既降低了测试的数目，又实现了“合理的”覆盖。
　　注意：软件不仅要能接收合理的数据，也要能经受意外的考验。因此在划分等价类的时候不仅要考虑合理的、有意义的输入数据构成的集合，还要考虑不合理的或无意义的输入数据所构成的集合。我们将前者称为有效等价类，它能验证需求是否实现，后者则为无效等价类，能检验是否会出现异常。无效等价类至少应有一个，也可能有多个，视具体情况而定。
　　EXAMPLE 需求：要求用户输入年份，年份限定在1980年~2020年，由4位数字表示。
　　使用等价类划分法，首先确定有效等价类：4位数字字符且年份为1990~2020，然后确定无效等价类：如输入的类型和长度不合理，年份超出范围等，具体如下表所示：

设计测试用例，覆盖所有的有效等价类和无效等价类：

3.2 边界值
　　从过往的经验来看，大量的错误发生在输入或输出范围的边界上，而不是在输入输出范围的内部。因此针对各种边界情况设计测试用例，有很大的概率可以查出更多的错误。
　　这种对输入或输出的边界值进行测试的方法就是边界值法。边界值法多用于对数据进行测试，在数据测试的时候，除了要关注边界值还要关注默认值，空白，空值，零值和无。除上述常规数据外，非常规的数据还要关注非法值、错误值、不正确值和垃圾数据，即所有可能的无效等价类数据。
　　具体应用边界值法时，应当选取正好等于，刚刚大于或刚刚小于边界的值作为测试数据，而不是选取等价类中的典型值或任意值作为测试数据。要特别说明的是，使用边界值法不仅只考虑输入数据，也应该考虑输出数据。
　　EXAMPLE 需求：豆瓣用户可在首页搜索框内输入关键词搜索感兴趣的内容。如在豆瓣搜索“星际穿越”。

使用边界值法设计测试用例，覆盖输入数据和输出数据：
　　· 关键词（输入数据）：
　　 - 为空
　　 - 关键词长度为1（最小长度）
　　 - 关键词长度为60（最大长度）
　　 - 关键词长度为61
　　· 搜索结果（输出数据）
　　 - 搜索结果为空
　　 - 有一个搜索结果
　　 - 有20个搜索结果（一次最多展示20条数据）
　　 - 有21个搜索结果（通过更多按钮查看）
　　3.3 场景法/流程分析法
　　上面介绍的这两种方法对于单点测试是十分有效的，例如用户想使用Amazon买东西，搜索输入框的测试我们可以运用边界值法。但是搜索可能只是用户使用Amazon的第一步，Ta还可能点击某商品查看详情、将商品加入购物车、从购物车中进行结算或者使用直接购买功能结算，用户的操作会触发事件，不同事件触发的顺序不同，会形成不同的事件结果。
　　根据场景来设计测试用例的方法我们称之为场景法，也称为流程分析法。使用场景法的第一步自然是画出业务流程图，通常我们能从BA/UX处获取到流程图，如果没有，那就需要自己去梳理了。场景法一般包含基本流、备用流和异常流，基本流表示通过业务流程时输入都正确，能达到目标；备选流表示通过业务流程时输入错误（或者操作错误）导致流程存在反复，但是经过纠正后仍能达到能达到目标；异常流是指通过业务流程时输入错误（或者操作错误）产生异常终止流程 。
　　画流程图可以先从基本流开始，也就是先确定Happy Path，然后补充备选流，最后还要考虑异常场景来确定异常流。有了流程图，就可以从中选取测试路径来构造测试用例。
　　EXAMPLE 需求：”豆瓣评分“微信小程序支持用户使用微信登陆，并在登陆时获取用户的[url=]手机[/url]号码。

　　上图左为已开发完成的微信登陆功能截图，右图为根据要求画出的业务流程图，图中实际上只包括了基本流和备选流，异常流留给大家自己补充。根据流程图设计的测试用例的过程较为简单，我在这里也不再赘述。
　　3.4 错误推断法
　　在测试程序时，人们可以根据经验或直觉推测程序中可能存在的各种错误，从而有针对性地编写检查这些错误的测试用例的方法，这种方法被称为错误推断法。
　　错误推断法没有固定的形式，依靠的是经验和直觉，很多时候，我们都会不知不觉的使用到。
　　错误推测法和目前非常流行的“探索式测试方法”的基本思想和理念是不谋而合的，这类方法在目前的敏捷开发模式下的投入产出比很高，因此被广泛应用。但是，这个方法的缺点也显而易见，那就是难以系统化，并且过度依赖个人能力。
　　因此，对于像我这样的新人QA来讲，就要多多实践，可以准备一份清单，将自己遇到过的错误记录下来，也可以向有经验的QA请教，不断丰富自己的经验。
　　4. 总结

文中介绍了4种最常用的测试用例设计方法，希望能够对你的工作有所帮助。测试用例的设计方法其实还有很多种，具体大家可以去看《软件测试》或《软件测试的艺术》等书籍，我在这里就不再赘述了。
　　值得注意的是，本文介绍的这4种测试用例设计方法，通常都不会单独使用。在“实践篇”中，我会有具体的例子，详细讲解，我们在实际工作中应该怎么综合运用这些方法。

海海豚

千里

什么时候出个实战篇？