软件测试中设计测试用例的具体用法

楠族开心果

　测试用例(Test Case)是为某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果，以便测试某个程序路径或核实是否满足某个特定需求。

　　测试用例目前没有经典的定义。比较通常的说法是：指对一项特定的软件产品进行测试任务的描述，体现测试方案、方法、技术和策略。内容包括测试目标、测试环境、输入数据、测试步骤、预期结果、测试脚本等，并形成文档。

　　不同类别的软件，测试用例是不同的。不同于诸如系统、工具、控制、游戏软件，管理软件的用户需求更加不统一，变化更大、更快。笔者主要从事企业管理软件的测试。因此我们的做法是把测试数据和测试脚本从测试用例中划分出来。测试用例更趋于是针对软件产品的功能、业务规则和业务处理所设计的测试方案。对软件的每个特定功能或运行操作路径的测试构成了一个个测试用例。

　　随着中国软件业的日益壮大和逐步走向成熟，软件测试也在不断发展。从最初的由软件编程人员兼职测试到软件公司组建独立专职测试部门。测试工作也从简单测试演变为包括：编制测试计划、编写测试用例、准备测试数据、编写测试脚本、实施测试、测试评估等多项内容的正规测试。测试方式则由单纯手工测试发展为手工、自动兼之，并有向第三方专业测试公司发展的趋势。

　　要使最终用户对软件感到满意,最有力的举措就是对最终用户的期望加以明确阐述，以便对这些期望进行核实并确认其有效性。测试用例反映了要核实的需求。然而，核实这些需求可能通过不同的方式并由不同的测试员来实施。例如，执行软件以便验证它的功能和性能，这项操作可能由某个测试员采用自动测试技术来实现;计算机系统的关机步骤可通过手工测试和观察来完成;不过，市场占有率和销售数据(以及产品需求)，只能通过评测产品和竞争销售数据来完成。

　　既然可能无法(或不必负责)核实所有的需求，那么是否能为测试挑选最适合或最关键的需求则关系到项目的成败。选中要核实的需求将是对成本、风险和对该需求进行核实的必要性这三者权衡考虑的结果。

　　确定测试用例之所以很重要，原因有以下几方面。

　　测试用例构成成了设计和制定测试过程的基础。

　　测试的“深度”与测试用例的数量成比例。由于每个测试用例反映不同的场景、条件或经由产品的事件流，因而，随着测试用例数量的增加，您对产品质量和测试流程也就越有信心。

　　判断测试是否完全的一个主要评测方法是基于需求的覆盖，而这又是以确定、实施和/或执行的测试用例的数量为依据的。类似下面这样的说明：“95 % 的关键测试用例已得以执行和验证”，远比“我们已完成 95 % 的测试”更有意义。

　　测试工作量与测试用例的数量成比例。根据全面且细化的测试用例，可以更准确地估计测试周期各连续阶段的时间安排。

　　测试设计和开发的类型以及所需的资源主要都受控于测试用例。

　　通常测试用例通常根据它们所关联关系的测试类型或测试需求来分类，而且将随类型和需求进行相应地改变。最佳方案是为每个测试需求至少编制两个测试用例：

　　·一个测试用例用于证明该需求已经满足，通常称作正面测试用例;

　　·另一个测试用例反映某个无法接受、反常或意外的条件或数据，用于论证只有在所需条件下才能够满足该需求，这个测试用例称作负面测试用例。

　　一、测试用例是软件测试的核心

　　软件测试的重要性是毋庸置疑的。但如何以最少的人力、资源投入，在最短的时间内完成测试，发现软件系统的缺陷，保证软件的优良品质，则是软件公司探索和追求的目标。每个软件产品或软件开发项目都需要有一套优秀的测试方案和测试方法。

　　影响软件测试的因素很多，例如软件本身的复杂程度、开发人员(包括分析、设计、编程和测试的人员)的素质、测试方法和技术的运用等等。因为有些因素是客观存在的，无法避免。有些因素则是波动的、不稳定的，例如开发队伍是流动的，有经验的走了，新人不断补充进来;一个具体的人工作也受情绪等影响，等等。如何保障软件测试质量的稳定?有了测试用例，无论是谁来测试，参照测试用例实施，都能保障测试的质量。可以把人为因素的影响减少到最小。即便最初的测试用例考虑不周全，随着测试的进行和软件版本更新，也将日趋完善。

　　因此测试用例的设计和编制是软件测试活动中最重要的。测试用例是测试工作的指导，是软件测试的必须遵守的准则。更是软件测试质量稳定的根本保障。

楠族开心果

测试用例文档由简介和测试用例两部分组成。简介部分编制了测试目的、测试范围、定义术语、参考文档、概述等。测试用例部分逐一列示各测试用例。每个具体测试用例都将包括下列详细信息：用例编号、用例名称、测试等级、入口准则、验证步骤、期望结果(含判断标准)、出口准则、注释等。以上内容涵盖了测试用例的基本元素：测试索引，测试环境，测试输入，测试操作，预期结果，评价标准。

　　2、测试用例的设置

　　我们早期的测试用例是按功能设置用例。后来引进了路径分析法，按路径设置用例。目前演变为按功能、路径混合模式设置用例。

　　按功能测试是最简捷的，按用例规约遍历测试每一功能。

　　对于复杂操作的程序模块，其各功能的实施是相互影响、紧密相关、环环相扣的，可以演变出数量繁多的变化。没有严密的逻辑分析，产生遗漏是在所难免。路径分析是一个很好的方法，其最大的优点是在于可以避免漏测试。

　　但路径分析法也有局限性。在一个非常简单字典维护模块就存在十余条路径。一个复杂的模块会有几十到上百条路径是不足为奇的。笔者以为这是路径分析比较合适的使用规模。若一个子系统有十余个或更多的模块，这些模块相互有关联。再采用路径分析法，其路径数量成几何级增长，达5位数或更多，就无法使用了。那么子系统模块间的测试路径或测试用例还是要靠传统方法来解决。这是按功能、路径混合模式设置用例的由来。

　　3、设计测试用例

　　测试用例可以分为基本事件、备选事件和异常事件。设计基本事件的用例，应该参照用例规约(或设计规格说明书)，根据关联的功能、操作按路径分析法设计测试用例。而对孤立的功能则直接按功能设计测试用例。基本事件的测试用例应包含所有需要实现的需求功能，覆盖率达100%。

　　设计备选事件和异常事件的用例，则要复杂和困难得多。例如，字典的代码是唯一的，不允许重复。测试需要验证：字典新增程序中已存在有关字典代码的约束，若出现代码重复必须报错，并且报错文字正确。往往在设计编码阶段形成的文档对备选事件和异常事件分析描述不够详尽。而测试本身则要求验证全部非基本事件，并同时尽量发现其中的软件缺陷。

　　可以采用软件测试常用的基本方法：等价类划分法、边界值分析法、错误推测法、因果图法、逻辑覆盖法等设计测试用例。视软件的不同性质采用不同的方法。如何灵活运用各种基本方法来设计完整的测试用例，并最终实现暴露隐藏的缺陷，全凭测试设计人员的丰富经验和精心设计。

　　三、测试用例在软件测试中的作用

　　1、指导测试的实施

　　测试用例主要适用于集成测试、系统测试和回归测试。在实施测试时测试用例作为测试的标准，测试人员一定要按照测试用例严格按用例项目和测试步骤逐一实施测试。并对测试情况记录在测试用例管理软件中，以便自动生成测试结果文档。

　　根据测试用例的测试等级，集成测试应测试那些用例，系统测试和回归测试又该测试那些用例，在设计测试用例时都已作明确规定，实施测试时测试人员不能随意作变动。

　　2、规划测试数据的准备

　　在我们的实践中测试数据是与测试用例分离的。按照测试用例配套准备一组或若干组测试原始数据，以及标准测试结果。尤其象测试报表之类数据集的正确性，按照测试用例规划准备测试数据是十分必须的。

　　除正常数据之外，还必须根据测试用例设计大量边缘数据和错误数据。

　　3、编写测试脚本的"设计规格说明书"

　　为提高测试效率，软件测试已大力发展自动测试。自动测试的中心任务是编写测试脚本。如果说软件工程中软件编程必须有设计规格说明书，那么测试脚本的设计规格说明书就是测试用例。

　　4、评估测试结果的度量基准

　　完成测试实施后需要对测试结果进行评估，并且编制测试报告。判断软件测试是否完成、衡量测试质量需要一些量化的结果。例：测试覆盖率是多少、测试合格率是多少、重要测试合格率是多少，等等。以前统计基准是软件模块或功能点，显得过于粗糙。采用测试用例作度量基准更加准确、有效。

楠族开心果

5、分析缺陷的标准

　　通过收集缺陷，对比测试用例和缺陷数据库，分析确证是漏测还是缺陷复现。漏测反映了测试用例的不完善，应立即补充相应测试用例，最终达到逐步完善软件质量。而已有相应测试用例，则反映实施测试或变更处理存在问题。

　　四、相关问题

　　1、测试用例的评审

　　测试用例是软件测试的准则，但它并不是一经编制完成就成为准则。测试用例在设计编制过程中要组织同级互查。完成编制后应组织专家评审，需获得通过才可以使用。评审委员会可由项目负责人、测试、编程、分析设计等有关人员组成，也可邀请客户代表参加。

　　2、测试用例的修改更新

　　测试用例在形成文档后也还需要不断完善。主要来自三方面的缘故：第一、在测试过程中发现设计测试用例时考虑不周，需要完善;第二、在软件交付使用后反馈的软件缺陷，而缺陷又是因测试用例存在漏洞造成;第三、软件自身的新增功能以及软件版本的更新，测试用例也必须配套修改更新。

　　一般小的修改完善可在原测试用例文档上修改，但文档要有更改记录。软件的版本升级更新，测试用例一般也应随之编制升级更新版本。

　　3、测试用例的管理软件

　　运用测试用例还需配备测试用例管理软件。它的主要功能有三个：第一、能将测试用例文档的关键内容，如编号、名称等等自动导入管理数据库，形成与测试用例文档完全对应的记录;第二、可供测试实施时及时输入测试情况;第三、最终实现自动生成测试结果文档，包含各测试度量值，测试覆盖表和测试通过或不通过的测试用例清单列表。

　　有了管理软件，测试人员无论是编写每日的测试工作日志、还是出软件测试报告，都会变得轻而易举。

　　五、测试用例的设计

　　(一)白盒技术

　　白合测试是结构测试结构测试，所以被测对象基本上是源程序，以程序的内部逻辑为基础设计测试用例。

　　1、逻辑覆盖

　　程序内部的逻辑覆盖程度，当程序中有循环时，覆盖每条路径是不可能的，要设计使覆盖程度较高的或覆盖最有代表性的路径的测试用例。下面根据图7-1所示的程序，分别讨论几种常用的覆盖技术。

　　(1)语句覆盖。

　　为了个提高发现错误的可能性，在测试时应该执行到程序中的每一个语句。语句覆盖是指设计足够的测试用例，使被测试程序中每个语句至少执行一次。

　　如图7-1是一个被测试程序流程图：

楠族开心果

(2)判定覆盖。

　　判定覆盖指设计足够的测试用例，使得被测程序中每个判定表达式至少获得一次“真”值和“假”值，从而使程序的每一个分支至少都通过一次，因此判定覆盖也称分支覆盖。

　　(3)条件覆盖。

　　条件覆盖是指设计足够的测试用例，使得判定表达式中每个条件的各种可能的值至少出现一次。

　　(4)判定/条件测试。

　　该覆盖标准指设计足够的测试用例，使得判定表达式的每个条件的所有可能取值至少出现一次，并使每个判定表达式所有可能的结果也至少出现一次。

　　(5)条件组合覆盖。

　　条件组合覆盖是比较强的覆盖标准，它是指设计足够的测试用例，使得每个判定表达式中条件的各种可能的值的组合都至少出现一次。

　　(6)路径覆盖。

　　路径覆盖是指设计足够的测试用例，覆盖被测程序中所有可能的路径。

　　在实际的逻辑覆盖测试中，一般以条件组合覆盖为主设计测试用例，然后再补充部分用例，以达到路径覆盖测试标准。

　　2.循环覆盖

　　3.基本路径测试

　　(二)黑盒技术

　　1.等价类划分

　　(1)划分等价类。

　　①如果某个输入条件规定了取值范围或值的个数。则可确定一个合理的等价类(输入值或数在此范围内)和两个不合理等价类(输入值或个数小于这个范围的最小值或大于这个范围的最大值)。

　　②如果规定了输入数据的一组值，而且程序对不同的输入值做不同的处理，则每个允许输入值是一个合理等价类，此处还有一个不合理等价类(任何一个不允许的输入值)。

　　③如果规定了输入数据必须遵循的规则，可确定一个合理等价类(符合规则)和若干个不合理等价类(从各种不同角度违反规则)。

　　④如果已划分的等价类中各元素在程序中的处理方式不同，则应将此等价类进一步划分为更小的等价类。

　　(2)确定测试用例。

　　①为每一个等价类编号。

　　②设计一个测试用例，使其尽可能多地覆盖尚未被覆盖过的合理等价类。重复这步，直到所有合理等价类被测试用例覆盖。

　　③设计一个测试用例，使其只覆盖一个不合理等价类。

　　2.边界值分析

　　使用边界值分析方法设计测试用例时一般与等价类划分结合起来。但它不是从一个等价类中任选一个例子作为代表，而是将测试边界情况作为重点目标，选取正好等于、刚刚大于或刚刚小于边界值的测试数据。

　　(1)如果输入条件规定了值的范围，可以选择正好等于边界值的数据作为合理的测试用例，同时还要选择刚好越过边界值的数据作为不合理的测试用例。如输入值的范围是[1，100]，可取0，1，100，101等值作为测试数据。

　　(2)如果输入条件指出了输入数据的个数，则按最大个数、最小个数、比最小个数少1、比最大个数多1等情况分别设计测试用例。如，一个输入文件可包括1--255个记录，则分别设计有1个记录、255个记录，以及0个记录的输入文件的测试用例。

　　(3)对每个输出条件分别按照以上原则(1)或(2)确定输出值的边界情况。如，一个学生成绩管理系统规定，只能查询95--98级大学生的各科成绩，可以设计测试用例，使得查询范围内的某一届或四届学生的学生成绩，还需设计查询94级、99级学生成绩的测试用例(不合理输出等价类)。

楠族开心果

由于输出值的边界不与输入值的边界相对应，所以要检查输出值的边界不一定可能，要产生超出输出值之外的结果也不一定能做到，但必要时还需试一试。

　　(4)如果程序的规格说明给出的输入或输出域是个有序集合(如顺序文件、线形表、链表等)，则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。

　　3.错误推测

　　在测试程序时，人们可能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，这就是错误推测法。

　　4.因果图

　　等价类划分和边界值方法分析方法都只是孤立地考虑各个输入数据的测试功能，而没有考虑多个输入数据的组合引起的错误。

　　5.综合策略

　　每种方法都能设计出一组有用例子，用这组例子容易发现某种类型的错误，但可能不易发现另一类型的错误。因此在实际测试中，联合使用各种测试方法，形成综合策略，通常先用黑盒法设计基本的测试用例，再用白盒法补充一些必要的测试用例。