软件测试与可靠性评估方法研究

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　摘要：随着科学技术的飞速发展，软件的功能越来越强大，软件的复杂性也越来越高，从而大大增加了软件测试与可靠性评估的难度。为了保证一个软件系统的质量，有必要针对软件的测试与可靠性评估方法进行专门地研究。本文就是针对这一领域所做的一些研究。

　　一.软件测试的定义

　　软件测试（Software testing）是软件生存期（Software life cycle）中的一个重要阶段，是软件质量保证的关键步骤。通俗地讲，软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分析、设计规格说明和编码进行最终复审的活动。1983年IEEE提出的软件工程术语中给软件测试下的定义是：“使用人工或自动的手段来运行或测定某个软件系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别”。这个定义明确指出：软件测试的目的是为了检验软件系统是否满足需求。

　　从用户的角度来看，普遍希望通过软件测试暴露软件中隐藏的错误和缺陷，所以软件测试应该是“为了发现错误而执行程序的过程”。或者说，软件测试应该根据软件开发各阶段的规格说明和程序的内部结构而精心设计一批测试用例（即输入数据及其预期的输出结果），并利用这些测试用例去运行程序，以发现程序错误或缺陷。

　　二.软件测试的生命周期

　　测试主要依据是被试系统的研制任务书和技术规格书，是对软件整体功能和性能的综合测试与评估。测试原理是软件测试活动的理论基础，测试方法是测试原理的实际应用和获得测试数据的手段。基于软件的共性，对于软件的测试要遵循一般软件的测试原理和方法。同时，针对软件的特性，必须找到合适的测试方法。测试用例的合理性对于软件的测试与评估具有关键作用，而如何使设计的用例合情、合理并且典型有效并不容易。所以应该与软件的研制人员以及最终用户一起，有针对性地研究实际操作环境并加以描述，形成合理的测试用例集。另一方面，软件运行环境的复杂程度对软件评估具有重要作用，所以应产生尽量逼真的运行背景以便于研究。软件测试的周期如图1所示。

　　实践证明，尽管人们在开发软件的过程中使用了许多保证软件质量的方法和技术，但开发出的软件中还会隐藏许多错误和缺陷。这对于规模大、复杂性高的软件更是如此。所以，严格的软件测试对于保证软件质量具有重要作用。

图1 软件测试的生命周期

　　软件测试在软件生存期中横跨两个阶段。在软件编码阶段，当编写出一个模块后，通常要对它进行必要的测试（称为单元测试），这时测试与编码属于同一个阶段。在编码阶段结束后，对软件系统还要进行各种综合测试（集成测试与系统测试），这是一个独立阶段，即软件测试阶段。在这个测试阶段又有两种性质不同的测试：研制单位内部进行的集成测试和系统测试与用户（或第三方）进行的验收性测试。

　　在软件测试生命周期内，错误在软件开发的每个阶段都可能被带入。在软件测试中，某些错误被发现、分类、隔离，最终被纠正。由于软件不断被修改，所以这个过程是一个反复进行的过程。



三.测试方法和流程

　　软件测试方法主要有黑箱测试方法与白箱测试两类。黑箱测试又称功能测试、数据驱动测试或基于规格说明的测试，是在完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下，检查输入与输出之间关系是否符合要求。白箱测试又称结构测试、逻辑驱动测试或基于程序的测试，是在已知程序内部结构的情况下设计测试用例的测试方法。显然，白箱测试适合在单元测试中运用，而在独立测试阶段多采用黑箱测试方法。

　　测试用例（Test case）实际上是对软件运行过程中所有可能存在的目标、运动、行动、环境和结果的描述，是对客观世界的一种抽象。设计测试用例即设计针对特定功能或组合功能的测试方案，并编写成文档。测试用例应该体现软件工程的思想和原则。测试用例的选择既要有一般情况，也应有极限情况以及最大和最小的边界值情况。因为测试的目的是暴露应用软件中隐藏的缺陷，所以在设计选取测试用例和数据时要考虑那些易于发现缺陷的测试用例和数据，结合复杂的运行环境，在所有可能的输入条件和输出条件中确定测试数据，来检查应用软件是否都能产生正确的输出。