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自动化测试实施步骤和最佳实践

原创 Linux操作系统 作者:habug 时间:2009-01-08 14:46:13 0 删除 编辑

一个故事 :

       我在很多软件公司工作过,公司规模有大有小,也和来自其他公司的人员交流,因此经历过或者听说过影响自动化测试效果的各种各样的的问题。本文将提供若干方法规避可能在自动化测试中出现的问题。我先给大家讲一个故事,以便各位了解自动化测试会出现哪些问题。

       以前,我们有一个软件项目,开发小组内所有的人都认为应该在项目中采用自动化测试。软件项目的经理是 Anita Delegate 。她评估了所有可能采用的自动化测试工具,最后选择了一种,并且购买了几份拷贝。她委派一位员工 ——Jerry Overworked 负责自动化测试工作。 Jerry 除了负责自动化测试工作,还有其他的很多任务。他尝试使用刚刚购买的自动化测试工具。当把测试工具应用到软件产品测试中的时候,遇到了问题。这个测试工具 太复杂,难于配置。他不得不给测试工具的客户支持热线打了几个电话。最后, Jerry 认识到,他需要测试工具的技术支持人员到现场帮助安装测试工具,并找出其中的问题。在打过几个电话后,测试工具厂商派过来一位技术专家。技术专家到达后, 找出问题所在,测试工具可以正常工作了。这还算是顺利了。但是,几个月后,他们还是没有真正实现测试自动化, Jerry 拒绝继续从事这个项目的工作,他害怕自动化测试会一事无成,只是浪费时间而已。

       项目经理 Anita 把项目重新指派给 Kevin Shorttimer ,一位刚刚被雇佣来做软件测试的人员。 Kevin 刚刚获得计算机科学的学位,希望通过这份工作迈向更有挑战性的、值得去做的工作。 Anita 送 Kevin 参加工具培训,避免 Kevin 步 Jerry 的后尘 —— 由于使用测试工具遇到困难而变得沮丧,导致放弃负责的项目。 Kevin 非常兴奋。这个项目的测试需要重复测试,有点令人讨厌,因此,他非常愿意采用自动化测试。一个主要的版本发布后, Kevin 准备开始全天的自动化测试,他非常渴望得到一个机会证明自己可以写非常复杂的,有难度的代码。他建立了一个测试库,使用了一些技巧的方法,可以支持大部分 的测试,这比原计划多花费了很多时间,不过, Kevin 使整个测试工作开展的很顺利。他用已有的测试套测试新的产品版本,并且确实发现了 bug 。接下来, Kevin 得到一个从事软件开发职位的机会,离开了自动化的岗位。

       Ahmed Hardluck 接手 Kevin 的工作,从事自动化测试执行工作。他发现 Kevin 留下的文档不仅少,并且没有太多的价值。 Ahmed 花费不少时间去弄清楚已有的测试设计和研究如何开展测试执行工作。这个过程中, Ahmed 经历了很多失败,并且不能确信测试执行的方法是否正确。测试执行中,执行失败后的错误的提示信息也没有太多的参考价值,他不得不更深的钻研。一些测试执行 看起来仿佛永远没有结束。另外一些测试执行需要一些特定的测试环境搭建要求,他更新测试环境搭建文档,坚持不懈地工作。后来,在自动化测试执行中,它发现 几个执行失败的结果,经过分析,是回归测试的软件版本中有 BUG ,导致测试执行失败,发现产品的 BUG 后,每个人都很高兴。接下来,他仔细分析测试套中的内容,希望通过优化测试套使测试变得更可靠,但是,这个工作一直没有完成,预期的优化结果也没有达到。 按照计划,产品的下一个发布版本有几个主要的改动, Ahmed 立刻意识到产品的改动会破坏已有的自动化测试设计。接下来,在测试产品的新版本中,绝大多数测试用例执行失败了, Ahmed 对执行失败的测试研究了很长时间,然后,从其他人那里寻求帮助。经过商讨,自动化测试应该根据产品的新接口做修改,自动化测试才能运转起来。最后,大家根 据新接口修改自动化测试,测试都通过了。产品发布到了市场上。接下来,用户立刻打来投诉电话,投诉软件无法工作。大家才发现自己改写了一些自动化测试脚 本,导致一些错误提示信息被忽略了。虽然,实际上测试执行是失败的,但是,由于改写脚本时的一个编程错误导致失败的测试执行结果被忽略了。这个产品终于失 败了。

     这是我的故事。或许您曾经亲身经历了故事当中某些情节。不过,我希望你没有这样的相似结局。本文将给出一些建议,避免出现这样的结局。

  问题

  这个故事阐明了几个使自动化测试项目陷入困境的原因:

  1. 自动化测试时间不充足:根据项目计划的安排,测试人员往往被安排利用自己的个人时间或者项目后期介入自动化测试。这使得自动化测试无法得到充分的时间,无法得到真正的关注。
   2. 缺乏清晰的目标:有很多好的理由去开展自动化测试工作,诸如自动化测试可以节省时间,使测试更加简单,提高测试的覆盖率,可以让测试人员保持更好的测试主 动性。但是,自动化测试不可能同时满足上述的目标。不同的人员对自动化测试有不同的希望,这些希望应该提出来,否则很可能面对的是失望。
  3. 缺乏经验:尝试测试自己的程序的初级的程序员经常采用自动化自动化测试。由于缺乏经验,很难保证自动化测试的顺利开展。
  4. 更新换代频繁( High turnover ):测试自动化往往需要花费很多时间学习的,当自动化测试更新换代频繁的时候,你就丧失了刚刚学习到的自动化测试经验。
   5. 对于绝望的反应:在测试还远没有开始的时候,问题就已经潜伏在软件中了。软件测试不过是发现了这些潜伏的问题而已。就测试本身而言,测试是一件很困难的工 作。当在修改过的软件上一遍接一遍的测试时,测试人员变得疲劳起来。测试什么时候后结束?当按照计划的安排,软件应该交付的时候,测试人员的绝望变得尤其 强烈。如果不需要测试,那该有多好呀!在这种环境中,自动化测试可能是个可以选择的解决方法。但是,自动化测试却未必是最好的选择,他不是一个现实的解决 方法,更像是一个希望。
  6. 不愿思考软件测试:很多人发现实现产品的自动化测试比测试本身更有趣。在很多软件项目发生这样的情况,自动化工程师不参与到软件测试的具体活动中。由于测试的自动化与测试的人为割裂,导致很多自动化对软件测试并没有太大的帮助。
  7. 关注于技术:如何实现软件的自动化测试是一个很吸引人的技术问题。不过,过多的关注如何实现自动化测试,导致忽略了自动化测试方案是否符合测试需要。

遵守软件开发的规则

      你 可能了解 SEI (软件工程研究所)提出的 CMM (能力成熟度模型)。 CMM 分为 5 个界别,该模型用来对软件开发组织划分等级。 Jerry Weinberg (美国著名软件工程专家)也创建了自己的一套软件组织模型,在他的组织模型中增加了一个额外的级别,他称之为零级别。很显然,一个零模式的组织实际上也是 开发软件;零模式组织中,在开发人员和用户之间没有差别 [Weinberg 1992] 。恰恰在这类组织环境中,经常采用自动化测试方法。因此,把资源用于自动化测试,并且把自动化测试当作一个软件开发活动对待,把软件测试自动化提升到一 级。这是解决测试自动化的核心的方案。我们应该像运作其他的开发项目一样来运作软件自动化测试项目。

      像其他软件开发项目一样,我们需要软件开发人员专注于测试自动化的开发任务;像其他软件开发项目一样,自动化测试可以自动完成具体的测试任务,对于具体的 测试任务来说,自动化开发人员可能不是这方面的专家,因此,软件测试专家应该提供具体测试任务相关的咨询,并且提供测试自动化的需求;像其他软件开发项目 一样,如果在开发编码之前,对测试自动化作了整体设计有助于测试自动化开发的顺利开展。像其他软件开发项目一样,自动化测试代码需要跟踪和维护,因此,需 要采用源代码管理。像其他软件开发项目一样,测试自动化也会出现 BUG ,因此,需要有计划的跟踪 BUG ,并且对修改后的 BUG 进行测试。像其他软件开发项目一样,用户需要知道如何使用软件,因此,需要提供用户使用手册。

      本文中不对软件开发做过多讲述。我假定您属于某个软件组织,该组织已经知道采用何种合理的、有效的方法开发软件。我仅仅是推动您在自动化测试开发过程中遵 守已经建立的软件开发规则而已。本文按照在软件开发项目中采用的标准步骤组织的,重点关注测试自动化相关的事宜和挑战。

    * 改进软件测试过程
    * 定义需求
    * 验证概念
    * 支持产品的可测试性
    * 可延续性的设计( design for sustainability )
    * 有计划的部署
    * 面对成功的挑战


  1. 改进软件测试过程

       如果你负责提高一个商业交易操作的效率,首先,你应该确认已经很好的定义了这个操作的具体过程。然后,在你投入时间和金钱采用计算机提供一套自动化的商业 交易操作系统之前,你想知道是否可以采用更简单、成本更低的的方法。同样的,上述过程也是用于自动化测试。我更愿意把 “ 测试自动化 ” 这个词解释成能够使测试过程简单并有效率,使测试过程更为快捷,没有延误。运行在计算机上的自动化测试脚本只是自动化测试的一个方面而已。

      例如,很多测试小组都是在回归测试环节开始采用测试自动化的方法。回归测试需要频繁的执行,再执行,去检查曾经执行过的有效的测试用例没有因为软件的变动 而执行失败。回归测试需要反复执行,并且单调乏味。怎样才能做好回归测试文档化的工作呢?通常的做法是采用列有产品特性的列表,然后对照列表检查。这是个 很好的开始,回归测试检查列表可以告诉你应该测试哪些方面。不过,回归测试检查列表只是合于那些了解产品,并且知道需要采用哪种测试方法的人。

   在开始测试自动化之前,你需要完善上面提到的回归测试检查表,并且,确保你已经采用了确定的的测试方法,指明测试中需要什么样的数据,并给出设计数据的 完整方法。如果测试掌握了基本的产品知识,这会更好。确认可以提供上面提到的文档后,需要明确测试设计的细节描述,还应该描述测试的预期结果,这些通常被 忽略,建议测试人员知道。太多的测试人员没有意识到他们缺少什么,并且由于害怕尴尬而不敢去求助。这样一份详细的文档给测试小组带来立竿见影的效果,因 为,现在任何一个具有基本产品知识的人根据文档可以开展测试执行工作了。在开始更为完全意义上的测试自动化之前,必须已经完成了测试设计文档。测试设计是 测试自动化最主要的测试需求说明。不过,这时候千万不要走极端去过分细致地说明测试执行的每一个步骤,只要确保那些有软件基本操作常识的人员可以根据文档 完成测试执行工作既可。但是,不要假定他们理解那些存留在你头脑中的软件测试执行的想法,把这些测试设计的思路描述清楚就可以了。

  以 前负责过一个软件模块的自动化测试工作。这个模块的一些特性导致实现自动化非常困难。当我了解到这项工作无需在很短的时间内完成后,决定制定一个详细回归 测试设计方案。我仔细地检查了缺陷跟踪库中与该模块相关的每个已经关闭的缺陷,针对每个缺陷,我写了一个能够发现该问题的测试执行操作。我计划采用这种方 法提供一个详细的自动化需求列表,这可以告诉我模块的那一部分最适合自动化测试。在完成上述工作后,我没有机会完成测试自动化的实现工作。不过,当我们需 要对这个模块做完整回归测试的时候,我将上面提到的文档提供给若干只了解被测试产品但是没有测试经验的测试人员。依照文档的指导,几乎不需要任何指导的情 况下,各自完成了回归测试,并且发现了 BUG 。从某种角度看,这实际上是一次很成功的自动化测试。在这个项目中,我们与其开发自动化测试脚本,还不如把测试执行步骤文档化。后来,在其它项目中,我们 开发了自动化测试脚本,发现相关人员只有接受相关培训才能理解并执行自动化测试脚本,如果测试自动化设计的很好,可能会好一些。不过,经过实践我们总结出 完成一份设计的比较好的测试文档,比完成一份设计良好的测试脚本简单的多。

  另外一个提高测试效率的简单方法是采用更多的计算机。很多 测试人员动辄动用几台计算机,这一点显而易见。我之所以强调采用更多的计算机是因为,我曾经看到一些测试人员被误导在单机上努力的完成某些大容量的自动化 测试执行工作,这种情况下由于错误的使用了测试设备、测试环境,导致测试没有效果。因此,自动化测试需要集中考虑所需要的支撑设备。

      针对改进软件测试过程,我的最后一个建议是改进被测试的产品,使它更容易被测试,有很多改进措施既可以帮助用户更好的使用产品,也可以帮助测试人员更好的 测试产品。稍后,我将讨论自动化测试的可测试需求。这里,我只是建议给出产品的改进点,这样对手工测试大有帮助。

  一些产品非常难安 装,测试人员在安装和卸载软件上花费大量的时间。这种情况下,与其实现产品安装的自动化测试,还不如改进产品的安装功能。采用这种解决办法,最终的用户会 受益的。另外的一个处理方法是考虑开发一套自动安装程序,该程序可以和产品一同发布。事实上,现在有很多专门制作安装程序的商用工具。

   另一些产品改进需要利用工具在测试执行的日志中查找错误。采用人工方法,在日志中一页一页的查询报错信息很容易会让人感到乏味。那么,赶快采用自动化方 法吧。如果你了解日志中记录的错误信息格式,写出一个错误扫描程序是很容易的事情。如果,你不能确定日志中的错误信息格式,就开始动手写错误扫描程序,很 可能面临的是一场灾难。不要忘记本文开篇讲的那个故事中提到的测试套无法判断测试用例是否执行失败的例子。最终用户也不愿意采用通过搜索日志的方法查找错 误信息。修改错误信息的格式,使其适合日志扫描程序,便于扫描工具能够准确的扫描到所有的错误信息。这样,在测试中就可以使用扫描工具了。

      通过改进产品的性能对测试也是大有帮助的。很显然的,如果产品的性能影响了测试速度,鉴别出性能比较差的产品功能,并度量该产品功能的性能,把它作为影响测试进度的缺陷,提交缺陷报告。

      上面所述的几个方面可以在无需构建自动化测试系统的情况下,大幅度的提高测试效率。改进软件测试过程会花费你构建自动化测试系统的时间,不过改进测试过程无疑可以使你的自动化测试项目更为顺利开展起来。

  2. 定义需求

     在前面的故事中,自动化工程师和自动化测试的发起者的目标存在偏差。为了避免这种情况,需要在自动化测试需求上保持一致。应该有一份自动化测试需求,用来 描述需要测试什么。测试需求应该在测试设计阶段详细描述出来,自动化测试需求描述了自动化测试的目标。很多人认为自动化测试显然是一件好事情,但是,他们 不愿意对自动化测试的目标给出清晰的描述。下面是人们选用自动化测试的几个原因:

    * 加快测试进度从而加快产品发布进度
    * 更多的测试
    * 通过减少手工测试降低测试成本
    * 提高测试覆盖率
    * 保证一致性
    * 提高测试的可靠性
    * 测试工作可以由技术能力不强测试人员完成
    * 定义测试过程,避免过分依赖个人
    * 测试变得更加有趣
    * 提高了编程技能

  开发管理、测试管理和测试人员实现自动化测试的目标常常是有差别的。除非三者之间达成一致,否则很难定义什么是成功的自动化测试。

       当然,不同的情况下,有的自动化测试目标比较容易达到,有的则比较难以达到。测试自动化往往对测试人员的技术水平要求很高,测试人员必须能理解充分的理解 自动化测试,从而通过自动化测试不断发现软件的缺陷。不过,自动化测试不利于测试人员不断的积累测试经验。不管怎么样,在开始自动化测试之前应该确定自动 化测试成功的标准。

     手工测试人员在测试执行过程中的一些操作能够发现不引人注意的问题。他们计划并获取必要的测试资源,建立测试环境,执行测试用例。测试过程中,如果有什么 异常的情况发生,手工测试人员立刻可以关注到。他们对比实际测试结果和预期测试结果,记录测试结果,复位被测试的软件系统,准备下一个软件测试用例的环 境。他们分析各种测试用例执行失败的情况,研究测试过程可疑的现象,寻找测试用例执行失败的过程,设计并执行其他的测试用例帮助定位软件缺陷。接下来,他 们写作缺陷报告单,保证缺陷被修改,并且总结所有的缺陷报告单,以便其他人能够了解测试的执行情况。

   千万不要强行在测试的每个部分都采用自动化方式。寻找能够带来最大回报的部分,部分的采用自动化测试是最好的方法。或许你可能发现采用自动化执行和手动确 认测试执行结果的方式是个很好的选择,或许你可以采用自动化确认测试结果和手工测试执行相结合和方式。我听到有人讲,除非测试的各个环节都采用自动化方 式,否则不是真正意义上的自动化测试,这真是胡言乱语。如果仅仅是为了寻找挑战,可以尝试在测试的每个环节都采用自动化方法。但是,如果寻找成功测试的方 法,请关注那些可以快速建立的,可以反复利用的自动化测试。

      定义自动化测试项目的需求要求我们全面地、清楚地考虑各种情况,然后给出权衡后的需求,并且可以使测试相关人员更加合理的提出自己对自动化测试的期望。通过定义自动化测试需求,距离成功的自动化测试近了一步。

  3. 验证概念

      在前面的故事当中,那个自动化测试人员在对测试方向一片茫然的情况下一头扎进了自动化测试项目中。不过,在项目的进行中,他得到了来自各个方面的支持。

     可能还没有认识到这一点,不过,你必须验证自动化测试项目的可行性。验证过程花费的时间往往比人们预期的要长,并且需要来自你身边的各种人的帮助。

      很多年前,我从事一个测试自动化项目的工作,参加项目的人员有各种各样的好点子。我们设计了一个复杂的自动化测试系统,并且非常努力工作去实现系统的每个 模块。我们定期的介绍测试自动化的设计思路和工作进度,甚至演示已经完成的部分功能。但是,我们没有演示如何利用该套测试自动化系统如何开展实际的测试工 作。最后,整个项目被取消了,此后,我再也没有犯这个错误。

       你需要尽可能快地验证你采用的测试工具和测试方法的可行性,站在产品的角度验证你所测试的产品采用自动化测试的可行性。这通常是很困难的,需要尽快地找出 可行性问题的答案,需要确定你的测试工具和测试方法对于被测试的产品和测试人员是否合适。你需要做是验证概念 —— 一个快速、有说服力的测试套可以证明你选在测试工具和测试方法的正确性,从而验证了你的测试概念。你选择的用来验证概念的测试套是评估测试工具的最好的方 式。

      对 于很多人来说,自动化测试意味着 GUI 自动化测试,我不同意这种观点。我曾经做过 GUI 和非 GUI 自动化测试,并惊奇的发现这两类测试的测试计划有很大的互补性。不过, GUI 测试工具很昂贵、并且过分讲究。选择合适的 GUI 测试工具是很重要的,因为,如果没有选择合适的测试工具,你会遇到很多不可预测的困难。 Elisabeth Hendrickson 曾经写过一篇关于选择测试的工具的指导性文章 [Hendrickson 1999] 。我建议在评估测试工具中,找出能够验证你的想法的证据是很重要的环节。这需要测试工具至少有一个月试用期,你可能打算现在购买一份测试工具,然后直到评 估完成后再购买更多份。你需要在付出大笔金钱购买测试工具的之前,找出工具存在的问题。这样,你可以从测试工具供应商得到更好的帮助,当你打算更换工具的 时候,你不会感觉很为难。

      下面是一些候选的验证概念的试验:

    * 回归测试:你准备在每个版本运行同样的测试用例吗?回归测试是最宜采用自动化测试的环节。
    * 配置测试:你的软件支持多少种不同的平台?你打算在所有支持的平台上测试执行所有的测试用例吗?如果是的,那么采用自动化测试是有帮助的。
    * 测试环境建立:对于大量不同的测试用例,可能需要相同的测试环境搭建过程。在开展自动化测试执行之前,先把测试环境搭建实现自动化。
    * 非 GUI 测试:实现命令行和 API 的测试自动化比 GUI 自动化测试容易的多。

无论采用什么测试方法,定义一个看得见的目标,然后集中在这个目标上。验证你自动化测试概念可以使自动化更进一步迈向成功之路。

  4.支持产品的可测试性

   软件产品一般会用到下面三种不同类别的接口:命令行接口( command line interfaces ,缩写 CLIs) 、应用程序接口( API )、图形用户接口( GUI )。有些产品会用到所有三类接口,有些产品只用到一类或者两类接口,这些是测试中所需要的接口。从本质上看, API 接口和命令行接口比 GUI 接口容易实现自动化,去找一找你的被测产品是否包括 API 接口或者命令行接口。有些时候,这两类接口隐藏在产品的内部,如果确实没有,需要鼓励开发人员在产品中提供命令行接口或者 API 接口,从而支持产品的可测试性。

  下 面,更多多的讲解 GUI 自动化测试相关内容。这里有几个原因导致 GUI 自动化测试比预期的要困难。

   1. 需要手工完成部分脚本。绝大多数自动化测试工具都有 “ 录制回放 ” 或者 “ 捕捉回放 ” 功能,这确实是个很好的方法。可以手工执行测试用例,测试工具在后台记住你的所有操作,然后产生可以用来重复执行的测试用例脚本。这是一个很好的方法,但 是很多时候却不能奏效。很多软件测试文章的作者得出结论 “ 录制回放 ” 虽然可以生成部分测试脚本,但是有很多问题导致 “ 录制回放 ” 不能应用到整个测试执行过程中。 [Bach 1996, Pettichord 1996, Kaner 1997, Linz 1998, Hendrickson 1999, Kit 1999, Thomson 1999, Groder 1999]. 结果, GUI 测试还是主要由手工完成。
  2. 把 GUI 自动化测试工和被测试的产品有机的结合在一起需要面临技术上的挑战。经常要在采用众多专家意见和最新的 GUI 接口技术才能使 GUI 测试工具正常工作。这个主要的困难也是 GUI 自动化测试工具价格昂贵的主要原因之一。非标准的、定制的控件会增加测试的困难,解决方法总是有的,可以采用修改产品源代码的方式,也可以从测试工具供应 商处升级测试工具。另外,还需要分析测试工具中的 BUG ,并且给工具打补丁。也可能测试工具需要做相当的定制,以便能有效地测试产品界面上的定制控件。 GUI 测试中,困难总是意外出现,让人惊奇。你也可能需要重新设计你的测试以规避那些存在问题的界面控件。
  3.  GUI 设计方案的变动会直接带来 GUI 自动化测试复杂度的提高。在开发的整个过程中,图形界面经常被修改或者完全重设计,这是出了名的事情。一般来讲,第一个版本的图形界面都是很糟糕。如果处 在图形界面方案不停变动的时候,就开展 GUI 自动化测试是不会有任何进展的,你只能花费大量的时间修改测试脚本,以适应图形界面的变更。不管怎样,即便界面的修改会导致测试修改脚本,你也不应该反对 开发人员改进图形界面。一旦原始的设计完成后,图形界面接口下面的编程接口就固定下来了。

  上面提到的这些原因都是基于采用 GUI 自动化测试的方法完成产品的功能测试。图形界面接口当然需要测试,可以考虑实现 GUI 测试自动化。不过,你也应该考虑采用其他方法测试产品的核心功能,并且这些测试不会因为图形界面发生变化而被中断,这类测试应该采用命令行接口或者 API 接口。我曾经看到有人选择 GUI 自动化测试,因为,他们不打算修改被测试产品,但是,最终他们认识到必须对产品做修改,以保证 GUI 测试自动化可以正常工作。无论你选择哪种方法,自动化都需要对被测试的产品做修改。因此,采用可编程的接口是最可靠的。

  为了让 API 接口测试更为容易,应该把接口与某种解释程序,例如 Tcl 、 Perl 或者 Python 绑定在一起。这使交互式测试成为可能,并且可以缩短自动化测试的开发周期。采用 API 接口的方式,还可以实现独立的产品模块的单元测试自动化。

    一 个关于隐藏可编程接口的例子是关于 InstallShield—— 非常流行的制作安装盘的工具。 InstallShield 有命令行选项,采用这种选项可以实现非 GUI 方式的安装盘,采用这种方式,从提前创建好的文件中读取安装选项。这种方式可能比采用 GUI 的安装方式更简单更可靠。

  另 一个例子是关于如何避免基于 WEB 软件的 GUI 自动化测试。采用 GUI 测试工具可以通过浏览器操作 WEB 界面。 WEB 浏览器是通过 HTTP 协议与 WEB 服务器交互的,所以直接测试 HTTP 协议更为简单。 Perl 可以直接连接 TCP/IP 端口,完成这类的自动化测试。采用高级接口技术,譬如客户端 JAVA 或者 ActiveX 不可能利用这种方法。但是,如果在合适的环境中采用这种方式,你将发现这种方式的自动化测试比 GUI 自动化测试更加便宜更加简单。

   我曾经受雇在一家公司负责某个产品 GUI 相关的自动化测试,该产品也提供命令行接口,不过,他们已经实现了 GUI 的自动化测试。经过一段时间的研究,我发现找到图形界面中的 BUG 并不困难,不过,用户并不关注图形界面,他们更喜欢使用命令行。我还发现我们还没有针对最新的产品功能(这些功能即可通过 GUI 的方式,也可以通过命令行的方式使用)实现自动化测试。我决定推迟 GUI 自动化测试,扩展命令行测试套,测试新增的产品功能。现在回过头看这个决定,我没有选择 GUI 自动化测试是最大的成功之处,如果采用了 GUI 自动化测试所有的时间和努力都会浪费在其中。他们已经准备好做 GUI 自动化测试了,并且已经购买了一套测试工具和其他需要的东西,但我知道在开展具体的 GUI 自动化测试活动中,会遇到各种各样的困难和障碍。

  无论你需要支持图形界面接口、命令行接口还是 API 接口,如果你尽可能早的在产品设计阶段提出产品的可测试性设计需求,未来的测试工作中,你很可能成功。尽可能早的启动自动化测试项目,提出可测试性需求,会使您走向自动化测试成功之路。

  5. 具有可延续性的设计

   在开篇的故事中,我们看到由于自动化工程师把注意力仅仅集中在如何使自动化运转起来,导致测试自动化达不到预期的效果。自动化测试是一个长期的过程,为 了与产品新版本的功能和其他相关修改保持一致,自动化测试需要不停的维护和扩充。自动化测试设计中考虑自动化在未来的可扩充性是很关键的,不过,自动化测 试的完整性也是很重要的。如果自动化测试程序报告测试用例执行通过,测试人员应该相信得到的结果,测试执行的实际结果也应该是通过了。其实,有很多存在问 题的测试用例表面上执行通过了,实际上却执行失败了,并且没有记录任何错误日志,这就是失败的自动化。这种失败的自动化会给整个项目带来灾难性的后果,而 当测试人员构建的测试自动化采用了很糟糕的设计方案或者由于后来的修改引入了错误,都会导致这种失败的测试自动化。失败的自动化通常是由于没有关注自动化 测试的性能或者没有充分的自动化设计导致的。

  性能: 提高代码的性能往往增加了代码的复杂性,因此,会威胁到代码的可靠性。很少有人关心如何对自动化本身加以测试。通过我对测试套性能的分析,很多测试套都是 花费大量的时间等候产品的运行。因此,在不提高产品运行性能的前提下,无法更有效的提高自动化测试执行效率。我怀疑测试自动化工程师只是从计算机课程了解 到应该关注软件的性能,而并没有实际的操作经验。如果测试套的性能问题无法改变,那么应该考虑提高硬件的性能;测试套中经常会出现冗余,也可以考虑取出测 试套中的冗余或者减少一个测试套中完成的测试任务,都是很好的办法。

便于分析: 测试自动化执行失败后应该分析失败的结果,这是一个棘手的问题。分析执行失败的自动化测试结果是件困难的事情,需要从多方面着手,测试上报的告警信息是真 的还是假的?是不是因为测试套中存在缺陷导致测试执行失败?是不是在搭建测试环境中出现了错误导致测试执行失败?是不是产品中确实存在缺陷导致测试执行失 败?有几个方法可以帮助测试执行失败的结果分析,某些方法可以找到问题所在。通过在测试执行之前检查常见的测试环境搭建问题,从而提高测试套的可靠性;通 过改进错误输出报告,从而提高测试自动化的错误输出的可分析性;此外,还可以改进自动化测试框架中存在的问题。训练测试人员如何分析测试执行失败结果。甚 至可以找到那些不可靠的、冗余的或者功能比较独立的测试,然后安全地将之删除。上面这些都是减少自动化测试误报告警、提高测试可分析性的积极有效的方法。 另外,有一种错误的测试结果分析方法,那就是采用测试结果后处理程序对测试结果自动分析和过滤,尽管也可以采用这种测试结果分析方法,不过这种方法会使自 动化测试系统复杂化,更重要的是,后处理程序中的 BUG 会严重损害自动化测试的完整性。如果由于自动化测试本身存在的缺陷误把产品中的正常功能视为异常,那该怎么办?我曾经看到测试小组花费开发测试自动化两倍 的时间来修改测试脚本,并且不愿意开展培训过程。那些仅仅关注很浅层次测试技术的测试管理者对这种方法很感兴趣,他们排斥采用隐藏测试复杂度的方法。

  综上所述,应该集中精力关注可以延续使用的测试套,从以下几方面考虑,测试的可检视性、测试的可维护性、测试的完整性、测试的独立性、测试的可重复性。

   可读性: 很多情况下,在测试人员开始测试项目之前,公司已经有了一套测试脚本,并且已经存在很多年了。我们可以称之为 “ 聪明的橡树 ”(wise oak tree)[Bach 1996] 。大家很依赖它,但是并不知道它是什么。由于 “ 聪明的橡树 ” 类型的测试脚本缺乏可读性,在具体应用中,那些脚本常常没有多大的实用价值,越来越让人迷惑。因此,测试人员很难确定他们实际在测试什么,反而会导致测试 人员对自身的测试能力有过高的估计。测试人员能够检视测试脚本,并且理解测试脚本究竟测试了什么,这是很关键的。好的文档是解决问题的手段之一,对测试脚 本全面分析是另外一个手段。由上面两种方法可以引申出其它的相关方法,我曾经在一个项目中使用过引申之后的方法。在测试脚本中插桩,把所有执行的产品相关 的命令记录到日志里。这样,当分析日志确定执行了哪些产品命令,命令采用了何种参数配置时,可以提供一个非常好的测试记录,里面记录了自动化测试执行了什 么,没有执行什么。如果测试脚本可读性不好,很容易变得过分依赖并没有完全理解的测试脚本,很容易认为测试脚本实际上做的工作比你想象中的还要多。测试套 的可读性提高后,可以更容易的开展同行评审活动。

  可维护性: 在工作中,我曾经使用过一个测试套,它把所有的程序输出保存到文件中。然后,通过对比输出文件内容和一个已有的输出文件内容的差别,可以称已有的输出文件 为 “ 标准文件 ” ( “gold file” )。在回归测试中,用这个方法查找 BUG 是不是明智之举。这种方法太过于敏感了,它会产生很多错误的警告。随着时间的推移,软件开发人员会根据需要修改产品的很多输出信息,这会导致很多自动化测 试失败。很明显,为了保证自动化测试的顺利进行,应该在对 “ 标准文件 ” 仔细分析的基础上,根据开发人员修改的产品输出信息对之做相应的修改。比较好的可维护性方法是,每次只检查选定的产品的某些特定输出,而不是对比所有的结 果输出。产品的接口变动也会导致原来的测试无法执行或者执行失败。对于 GUI 测试,这是一个更大的挑战。研究由于产品接口变化引起的相关测试修改,并研究使测试修改量最小的方法,测试中采用库是解决问题的方法。当产品发生变化的时 候,只需要修改相关的库,保证测试与产品的变动同步修改即可。

  完整性: 当自动化测试执行后,报告测试执行通过,可以断定这是真的吗?这就是我称之为测试套的完整性。在前面的故事中,当没有对自动化测试完整性给予应有的关注的 时候,发生了富有喜剧性的情况。我们应该在多大程度上相信自动化化测试执行结果?自动化测试执行中的误报告警是很大的问题。测试人员特别讨厌由于测试脚本 自身的问题或者是测试环境的问题导致测试执行失败,但是,对于自动化测试误报告警的情况,大家往往无能为力。你期望自己设计的测试对 BUG 很敏感、有效,当测试发现异常的时候,能够报告测试执行失败。有的测试框架支持对特殊测试结果的分类方法,分类包括 PASS , FAIL 和第三种测试结果 NOTRUN 或者 UNRESOLVED 。无论你怎么称呼第三种测试结果,它很好的说明了由于某些测试失败导致其他测试用例无法执行而并非执行失败的情况。得到正确的测试结果是自动化测试完整性 定义的一部分,另一部分是能够确认执行成功的测试确确实实已经执行过了。我曾经在一个测试队列中发现一个 BUG ,这个 BUG 引起测试队列中部分测试用例被跳过,没有执行。当测试队列运行完毕后,没有上报任何错误,我不得不通过走读代码的方式发现了这个 BUG 。如果,我没有关注到这个 BUG ,那么可能在认识到自动化测试已经出现问题之前,还在长时间运行部分测试用例。

  独立性: 采用自动化方法不可能达到和手工测试同样的效果。当写手工测试执行的规程时候,通常假定测试执行将会由一个有头脑、善于思考、具有观察力的测试人员完成 的。如果采用自动化,测试执行是由一台不会说话的计算机完成的,你必须告诉计算机什么样的情况下测试执行是失败的,并且需要告诉计算机如何恢复测试场景才 能保证测试套可以顺利执行。自动化测试可以作为测试套的一部分或者作为独立的测试执行。测试都需要建立自己所需要的测试执行环境,因此,保证测试执行的独 立性是唯一的好方法。手工回归测试通常都相关的指导文档,以便一个接着一个有序地完成测试执行,每个测试执行可以利用前一个测试执行创建的对象或数据记 录。手工测试人员可以清楚地把握整个测试过程。在自动化测试中采用上述方法是经常犯的错误,这个错误源于 “ 多米诺骨牌 ” 测试套,当一个测试执行失败,会导致后续一系列测试失败。更糟糕的是,所有的测试关联紧密,无法独立的运行。并且,这使得在自动化测试中分析合法的执行失 败结果也困难重重。当出现这种情况后,人们首先开始怀疑自动化测试的价值。自动化测试的独立性要求在自动化测试中增加重复和冗余设计。具有独立性的测试对 发现的缺陷的分析有很好的支持。以这种方式设计自动化测试好像是一种低效率的方式,不过,重要的是在不牺牲测试的可靠性的前提下保证测试的独立性,如果测 试可以在无需人看守情况下运行,那么测试的执行效率就不是大问题了。

  可重复性: 自动化测试有时能够发现问题,有时候又无法发现问题,对这种情况实在没有什么好的的处理办法。因此,需要保证每次测试执行的时候,测试是以同样的方式工 作。这意味着不要采用随机数据,在通用语言库中构造的随机数据经常隐藏初始化过程,使用这些数据会导致测试每次都以不同的方式执行,这样,对测试执行的失 败结果分析是很让人沮丧的。这里有两个使用随机数据发生器的的方法可以避免上述情况。一种方法是使用常量初始化随机数据发生器。如果你打算生成不同种类的 测试,需要在可预测,并且可控制的情况下建立不同类型的随机数据发生器。另外一个办法是提前在文件中或数据库中建立生成随机测试数据,然后在测试过程中使 用这些数据。这样做看起来似乎很好,但是我却曾经看到过太多违反规则的做法。下面我来解释到底看到了什么。当手动执行测试的时候,往往匆匆忙忙整理文件名 和测试数据记录。当对这些测试采用自动化测试方法,该做哪些工作呢?办法之一是,可以为测试中使用的数据记录给固定的命名。如果这些数据记录在测试完成后 还要继续使用,那么就需要制定命名规则,避免在不同的测试中命名冲突,采用命名规则是一种很好的方法。然而,我曾经看到有些测试只是随机的命名数据记录, 很不幸,事实证明采用这种随机命名的方式不可避免的导致命名冲突,并且影响测试的可重复性。很显然,自动化工程师低估了命名冲突的可能性。下面的情况我遇 到过两次,测试数据记录的名字中包含四个随机产生的数字,经过简单的推算如果我们采用这种命名方式的时候,如果测试使用了 46 条记录,会存在 10% 冲突的可能性,如果使用 118 条记录,冲突的几率会达到 50% 。我认为测试当中使用这种随机命名是出于偷懒的想法 —— 避免再次测试之前写代码清除老的数据记录,这样引入了问题,损害了测试的可靠性和测试的完整性。

  测试库: 自动化测试的一个通用策略是开发可以在不同测试中应用的测试函数库。我曾经看到过很多测试函数库,自己也写了一些。当要求测试不受被测试产品接口变动影响 的时候,采用测试库方法是非常有效的。不过,根据我的观察测试库已经使用的太多了,已经被滥用了,并且测试库往往设计的不好,没有相关的文档支撑,因此, 使用测试库的测试往往很难开展。当发现问题的时候,往往不知道是测试库自身的问题,还是测试库的使用问题。由于测试库往往很复杂,即便在发现测试库存在问 题,相关的维护人员也很不愿意去修改问题。通过前文中的论述,可以得出结论,在一开始就应该保证测试库设计良好。但是,实际情况是测试自动化往往没有花费 更多的精力去保证一个优良设计的测试库。我曾经看到有些测试库中的功能根本不再使用了或仅仅使用一次。这与极限编程原则保持一致,即 " 你将不需要它 " 。这会导致在测试用例之间的代码出现一些重复,我发现微小的变化可能仍然存在,很难与测试库功能协调。你可能打算对测试用例作修改,采用源代码的方式比采 用库的方式更容易修改。如果有几个测试,他们有某些共同的操作,我使用剪切和粘贴的方式去复制代码,有的人认为我采用的方法不可理喻。这允许我根据需要修 改通用代码,我不必一开始尝试和猜测如何重用代码。我认为我的测试是很容易读懂的,因为阅读者不必关心任何测试库的语法。这种办法的优势是很容易理解测 试,并且很方便扩展测试套。在开发软件测试项目的时候,大多数程序员找到与他们打算实现功能类似的源代码,并对源代码做修改,而不是从头开始写代码。同 样,在写测试套的过程中可以采用上述方法,这也是代码开发方式所鼓励的方法。我比较喜欢写一些规模比较小的测试库,这些库可以被反复的使用。测试库的开发 需要在概念阶段充分定义,并且文档化,从始至终都应该保持。我会对测试库作充分的测试后,才在测试中使用这些测试库。采用测试库是对所有面临的情况作权衡 的。千万不要打算写一个大而全的测试库,不要希望有朝一日测试人员会利用你的测试库完成大量的测试,这一天恐怕永远不会到来。

  数据驱 动测试: 把测试数据写入到简单表格中,这种测试技术得到了越来越广泛的应用,这种方法被称为表驱动( table-driven ),数据驱动 (data-driven) 或者 “ 第三代 ” 自动化测试( "third generation" automation )。这需要写一个解析器,用来解释表格中的数据,并执行测试。该测试架构的最主要的好处是,它允许把测试内容写在具有一定格式的表格中,这样方便数据设计 和数据的检视。如果测试组中有缺少编程经验的业务专家参与测试,采用数据驱动测试方法是很合适的。数据驱动测试的解析器主要是由测试库和上层的少量开发语 言写成的代码组成的,所以,上面关于测试库的说明放在这里是同样合适的。在针对上面提到的少量代码的设计、开发、测试的工作,还存在各种困难。代码所采用 的编程语言是不断发展的。也许,测试人员认为他们需要把第一部分测试的输出作为第二部分测试的输入,这样,加入了新的变量。接下来,也许有人需要让测试中 的某个环节运行一百次,这样加入一个循环。你可以采用其他语言,不过,如果你预料到会面临上述情况的时候,那么做好采用一些能够通过公开的渠道获取的编程 语言,比如 Perl,Python 或者 TCL ,这样比设计你自己的语言要快的多。

 启发式确认: 我曾经看到很多测试自动化没有真正意义上的结果校验,其原因有两个,一个原因是做完全意义上的自动化测试结果确认从技术上讲是很困难的,另外一个原因是通 过测试设计规格很难找出自动化测试的预期结果。这很不幸。不过,采用手工校验测试结果的方法是真正意义上的测试校验。标准文件( Gold file )是另外一中校验测试结果的方法。首先,捕获被测试程序的输出,并检视程序的输出,然后,把输出信息文档化,并归档,作为标准文件。以后,自动化测试结果 与标准文件作比较,从而达到结果校验的目的。采用标准文件的方法,也有弊端。当产品发生变化,自动化测试的环境配置发生变化,产品的输出发生变化的时候, 采用标准文方法,会上报大量的误报告警。做好的测试结果校验方法是,对输出结果的特定内容作分析,并作合理的比较。有时候,很难知道正确的输出结果是什么 样的,但是你应该知道错误的输出结果是什么样的。开展启发式的结果校验是很有帮助的。我猜想一些人在自动化测试中设计了大而全的测试结果校验方法,是因为 担心如果结果校验漏掉了任何信息,可能导致自动化测试自身出现错误。不过,我们在测试过程中往往采用折衷的做法,没有采用大而全的测试结果校验方法,这样 就不得不面对少量漏测情况的出现的风险。自动化测试不能改变这种情况的出现。如果自动化工程师不习惯采用这种折衷的方法,那么他必须找相关人员咨询,寻找 一种合适的测试结果校验策略,这需要有很大的创造性。目前有很多技术可以保证在不产生误报告警的情况下,找到被测试产品的缺陷。

  把注意力放在通过设计保证测试的可延续性上,选择一个合适的测试体系架构,你将进一步迈向成功的自动化测试。

6. 有计划的部署

      在前面的故事中,当自动化工程师没有提供打包后的自动化测试程序给测试执行人员,会影响到测试执行,测试执行人员不得不反过来求助自动化工程师指出如何使用自动化测试程序。

     作为自动化工程师,你知道如何利用自动化方法执行测试和分析执行失败的结果。不过,测试执行人员却未必知道如何使用自动化测试。因此,需要提供自动化测试 程序的安装文档和使用文档,保证自动化测试程序容易安装和配置。当安装的环境与安装的要求不匹配,出现安装错误的时候,能够给出有价值的提示信息,便于定 位安装问题。

  能够把自动化测试程序和测试套作为产品对待,那真是太好了。你应该对自动化测试程序和测试套件开展测试,保证它们不依赖于任何专用的库或者是设备上的任何其他程序。

  保证其他测试人员能够随时利用已经提供的自动化测试程序和测试套开展测试工作;保证自动化测试是符合一般测试执行人员的思维习惯的;保证测试执行人员能够理解测试结果,并能够正确分析失败的测试执行结果;这需要自动化工程师提供自动动化测试相关的指导性文档和培训。

      作为测试管理者,你希望在自动化工程师离开前,能够识别并修改测试套中的所有问题。自动化工程师迟早会离开的,如果你没有及时的把测试套件中的问题提出来,就会面临废弃已有的测试套件的决定。

  良好的测试套件有多方面的用处。良好的测试套支持对产品新版本的测试;良好的测试套在新的软件平台上可以很方便的验证产品的功能;良好的测试套支持每天晚上开始的软件每日构造过程;甚至开发人员在代码 check in 之前,用良好的测试套验证代码的正确性。

   测试套件的共享也很重要。很难预见以后什么人会继续使用你开发的测试套。因此,尽量让产品开发测试团队中的成员都很容易获得你的测试套。可以把测试套放 在公司的内部网络上,这是个很好的办法。这样,大家就不必为了获取一份需要的测试套而四处打听。有些人总是感觉自己的测试套还没有最终完工或者不够完美, 而没有拿出来与人分享,这种做法一定要改变,共享出来的测试套不一定非常完美,共享才是关键。

     有计划的自动化测试部署,保证你的测试套件能够被产品相关人员获取到,你就向成功的自动化测试又迈进了一步。并且你的自动化测试会被一次又一次的重用。

  7. 面对成功的挑战

      当 你完成了所有的事情,测试套件已经文档化了,并且文档已经交付了。测试执行人员能够理解要开展的测试,并知道如何完成测试执行。随着你所负责产品的进一步 开发和维护,测试被反复重用。虽然,在自动化使测试变简单的同时,也总是使测试过程复杂化。测试人员需要学习如何诊断自动化测试执行失败的情况,如果不这 样做,测试执行人员会认为执行失败的情况是由自动化引起,然后,自动化工程师被叫过来帮助诊断每一个执行失败的情况,开发人员往往也会认为执行失败是由于 自动化测试自身引起的问题,这样,测试执行人员就不得不学习通过手工的方式,或者通过采用少量脚本的方式重现自动化测试发现的问题,以证明他们确实发现了 产品当中的 BUG 。

     测试套件的相关工作还没有结束,为了提高测试覆盖率或者测试新的产品特性,需要增加更多的测试。如果已有的测试不能正常工作,那么需要对之修改;如果已有的测试是冗余的,那么需要删除这部分测试。

      随着时间的推移,开发人员也会研究你设计的测试,改进产品的设计并且通过模拟你的测试过程对产品做初步测试,研究如何使产品在第一次测试就通过,这样,你 设计的测试很可能无法继续发现新的问题,这种现象被称为一种杀虫剂悖论。这时候,会有人对你的测试有效性提出质疑,那么,你必须考虑是否应该挖掘更严格的 测试,以便能够发现开发人员优化之后的产品中的缺陷。

      以前,我提到过一个基本上无法实现的设想,设想通过按下一个按钮就完成了所有的测试工作。自动化测试是不是全能的,手工测试是永远无法完全替代的。

      有些测试受测试环境的影响很大,往往需要采用人工方法获取测试结果,分析测试结果。因此,很难在预先知道设计的测试用例有多大的重用性。自动化测试还需要考虑成本问题,因此,千万不要陷入到一切测试都采用自动化方法的错误观念中。

      我曾经主张保证给与测试自动化持续不断的投入。但是,在开展自动化测试的时候,一个问题摆在面前,测试自动化应该及时的提供给测试执行人员,这个不成问 题,但是如何保证需求变更后,能够及时提供更新后的自动化测试就是个大问题了。如果自动化测试与需求变更无法同步,那么自动化测试的效果就无法保证了,测 试人员就不愿意花费时间学习如何使用新的测试工具和如何诊断测试工具上报的错误。识别项目计划中的软件发布日期,然后把这个日期作为里程碑,并计划达到这 个里程碑。当达到这个里程碑后,自动化工程师应该做什么呢?如果自动化工程师关注当前产品版本的发布,他需要为测试执行人员提供帮助和咨询,但是,一旦测 试执行人员知道如何使用自动化测试,自动化测试工程师可以考虑下一个版本的测试自动化工作,包括改进测试工具和相关的库。当开发人员开始设计产品下一个版 本中的新特性的时候,如果考虑了自动化测试需求,那么自动化测试师的设计工作就很好开展了,采用这种方法,自动化测试工程师可以保持与开发周期同步,而不 是与测试周期同步。如果不采用这种方式,在产品版本升级的过程中,自动化测试无法得到进一步的改进。

     持续在在自动化投入,你会面临成功的挑战,当自动化测试成为测试过程可靠的基础后,自动化测试的道路将会越来越平坦。

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