[发明专利]基于UML时序图的测试用例自动生成方法

说明书

技术领域

本发明属于软件自动化测试领域，涉及基于UML时序图的测试用例自动生成方法。

背景技术

随着对于计算机需求和依赖的与日俱增，计算机系统的规模和复杂性急剧增加，使得计算机软件的数量正以惊人的速度急剧膨胀。例如，航天飞机机载系统有近500,000行代码的软件，地面控制和处理系统也有大约350,000行的代码，塔台和雷达监控也有近200,000行代码。在美国电信业中，电信线路的正常运转需要数百个软件系统的支持，其代码总量超过一亿行。

与此同时，计算机出现故障引起危机的可能性也逐渐增加。由于计算机硬件技术的进步，元器件可靠性的提高，硬件设计和验证技术的成熟，硬件故障相对显得次要了。研究表明：由于软件设计故障引起的系统失效发生的概率比由于硬件故障引起的失效概率大的多。

软件故障正逐渐成为导致计算机系统失效和停机的主要因素。对复杂计算机系统需求的急剧增加，远远超过计算机软/硬件设计、实现、测试及维护的能力，结果出现了许多可怕的计算机工程事故，其中大多数都是由于软件故障所致。随着软件在航空、航天、通讯、金融、武器装备、医疗、化工等各个领略的广泛应用，软件质量问题已越来越受到社会的普遍关注。许多科学家在展望2l世纪计算机科学发展方向和策略时，把提高软件质量放在优先于提高软件功能和性能的地位。但是，人们开发优质软件的能力大大落后于社会对计算机软件不断增长的需求，开发出的软件系统普遍存在许多隐藏的故障和缺陷。勿庸置疑，如何提高软件质量，如同如何提高软件生产率一样，已成为整个软件开发过程中必须始终关心和设法解决的问题。

软件测试通常是根据软件开发各阶段的规格说明和程序的内部结构精心选取一批测试数据来组成测试用例，并用这些测试用例去驱动被测程序，观察程序的执行结果，验证所得结果与预期结果是否一致，然后做相应的调整，可见，测试用例生成对于软件测试多么重要。在软件开发周期中，测试是和开发并行的项目，每一阶段的开发从开始到结束，不同的测试种类和环节都要求同步，具体关联见附图。但是，不同测试用例对发现软件故障的能力差别很大。为了节约时间和资源，提高测试效率，必须精心挑选出有代表性的测试用例，使得采用这些测试用例能够达到最佳的测试效果，高效地把隐藏的故障揭露出来。为此，选择高质高效的测试用例有着很现实的意义。目前，有关软件测试方法和测试用例生成策略的研究已有许多重要成果，包括黑盒测试方法和白盒测试两种方法。结构性测试是一种非常有效的测试手段，是典型的白盒测试，包括语句覆盖测试、分支覆盖测试和路径测试等，针对程序内部的控制流结构来制定测试的标准和测试策略。基于结构测试的软件测试工具可以直接捕获程序的执行情况，并自动记录和报告测试的覆盖率。白盒测试的主要问题在于：

(1)它仅仅关注程序本身的结构，很难保证对软件系统问题域的覆盖充分性。

(2)由于软件系统实际执行路径的数目通常是天文数字，因此，结构测试一般仅限于单元测试。

与结构性测试相比，黑盒测试方法则从系统或模块的外部要求和特性出发，从各种不同的角度对其进行全方位的测试，包括基本功能、非法输入、边界和极端情况、时间和空间性能、兼容性、用户界面友好性等。因而，黑盒测试的显著特点是：

(1)与结构测试相比，考虑的因素更多、更全面，因而是保证软件测试质量必不可少的技术手段。

(2)直接针对系统的各项功能，避免了单纯追求程序结构上的覆盖率，特别是面向对象软件，加强测试的针对性可以减少大量与应用本身无关的冗余测试。

(3)适用于从单一模块直到完整系统的任意级别的测试。黑盒测试的依据是软件系统的规格说明(即编码前的分析设计模型/文档)。与基于源程序的白盒测试技术相比，它还具有如下优点：

(1)抽象程度好，不涉及实现细节，因此可以很好地指导功能测试。

(2)可以用于直接针对需求和设计的检查和验证，从而尽早发现分析和设计阶段的问题，检查出基于源代码测试无法发现的错误。

(3)可以尽早进行测试计划制定和测试用例生成的工作，使得测试过程与设计实现过程实现并行，从而提高开发效率。

(4)能够获得预期输出结果，这也是基于源代码的测试无法做到的。

(5)规格说明生成最终程序，并生成测试用例，因此测试与实现独立。

但是，黑盒测试的最主要问题是：

(1)系统需求和分析阶段的规格说明一般采取自然语言编写，形式化程度低，规范性差，内容涉及面广泛，难于给出一个系统化、自动化的测试方法，也难于判定测试的充分性和完整性。