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通信软件白盒测试的三种境界(转载)

原创 IT综合 作者:ylssly76 时间:2007-08-20 21:06:20 0 删除 编辑

通信软件被普遍认为是白盒测试最难实施的领域,一方面,通信软件以C语言为主体语言,先进的白盒测试技术尚未有效渗透到这个区域,另一方面,通信软件通常是嵌入式实时系统,搭建测试环境非常复杂,又加上通信软件通常体积庞大、结构复杂,把通信软件的单元测试或集成测试做好确非易事。  笔者有幸在通讯领域工作多年,近些年又因为咨询的关系与国内众多企业打交道,感触颇多。国内企业普遍对白盒测试没感觉也不重视,少数比较注重质量的公司努力尝试了,但处处碰壁,不是缺少方法就是缺少合适的测试工具,或者因为管理不善白盒测试最终做不起来。当然,想做没做成,找不着道的企业不在少数,许多公司一开始就走错方向了,在叉路上徘徊很久而混然不觉。  国内通信企业在单元测试与集成测试方面做得好与不好的,差别很大,我们划分三种境界:混沌、有序、自发,这三种境界指的就是三种发展阶段。当然,这里分门别类的意义并不在于区分出高低上下,而在于尝试指出白盒测试的发展方向,另外,对历史经验作一次总结,通信软件因其复杂性,白盒测试无法一蹴而就,某些特定阶段必须要亲身经历,我们划分三种发展境界同时,也尝试说明在各种境界下如何实施白盒测试?重点在哪?要规避哪些问题?  境界之一:混沌状态  混沌状态是刚实施或从未实施白盒测试的发展阶段,在这个阶段,一个企业内只有零星的单元测试或集成测试实践,缺少成功案例,该阶段最典型的特征是:每一个人都很忙,整天忙于市场救火。  企业上上下下谁都在忙,本该在实验室做测试的测试人员被赶到市场一线,在客户的机房上跳下蹿,低头忙于调测,抬头忙于跟客户掩饰问题。本该呆在家编码的开发骨干也时不时被逮到现场,架调试环境,使出混身解数来定位问题,遇到棘手些问题通常要耗上数天才能定位,也有许多时候现场定位不了,就偷偷地复位一下设备,谎称问题解决了,然后赶紧溜回公司,一行行翻阅代码通宵达旦的继续定位。  混沌状态最大的特点是大家都忙于救火,系统测试的投入尚无保障,更别说代码级的测试投入了。该阶段会造就众多救火英雄,而纵火犯的责任难以追究,按照通信业界的通行规律,一个产品60%BUG应在白盒阶段曝露,当公司尚充斥着众多救火英雄时,白盒阶段发现的BUG通常不到20%,甚至个别公司是零。  混沌状态还有一个重要特点,公司成员普遍对白盒测试缺少概念,大致知道代码审查、单元测试、集成测试该怎么去做,但一涉及具体场景,对某模块实施单元测试或跨模块、跨子系统实施集成测试时,通常茫无头绪,不知从何下手。处于混沌状态的组织,还可能流行一种观点:产品不稳定是测试人员的责任。因为许多人认为,尽管单元测试与集成测试没做,或做少了,只要系统测试做好总能发现所有问题的。其实这种观点早已谬之千里了,令人费解的是,持这种观点不在少数,为什么会这样?就像该阶段出现的特有现象,明明某个开发人员水平很差,写的代码老出问题,但他在市场上救过几次大火,其兢兢业业的态度、忘我的投入,又为公司挽回多少多少损失,所以领导们毫不犹豫的将他评为功臣  境界之二:有序状态  一个企业实施过多次单元测试或集成测试,数次成功后进入到有序状态。这个阶段尽管个别项目的白盒活动不成功,但多数项目稍见成效,也有个别项目效果显著。此时,企业内会有特定的组织负责推动白盒测试,白盒测试过程也逐渐融入研发流程,典型的例如:将白盒测试发现的问题纳入统计,研发过程中会以缺陷密度(每千行代码发现多少BUG)作为衡量白盒测试是否充分的指标,另外还会以覆盖率指标作为检查个人是否充分测试的依据。将白盒测试纳入流程监控,主要控制一个项目是否做白盒测试,实施过程是否规范,实施结果是否合乎预期,对于不符合流程要求的行为QA有权要求返工。  进入有序状态须满足两个条件:一是白盒测试在少数项目获得成功,成为可拷贝的活动;二是实施白盒测试有组织与流程保证。如果这两个条件无法同时满足,说明单元测试或集成测试在这个企业中仍缺少保障,即使有人偶尔做成功了,也是不可靠的,个体行为难以转化为组织行为。  有序状态是通信企业白盒测试必经历阶段,多数比较漫长,快则一、两年,慢则十余年,要有长时间技术积累,以及组织与流程的优化。另外,从有序状态转向自发状态,会涉及白盒测试理念的大幅转型,从现实操作角度考虑,这些是很难在一两个项目周期就能跨越过去的。  有序状态的发展过程中,多数企业会遇到如下问题或现象:

1.
开始认识到单元测试该由开发人员去做  多数尚处于混沌境界的企业会认为,单元测试应由测试人去做,可能会觉得开发人员自己编码又自己测试会陷入惯性思维,测试效果不佳。但让测试人员现实操作几次,又会冒出几个难以逾越的问题,首先是测试效率,测试人员不熟悉代码,他上手把源码读懂然后想办法做测试,要知道,单元测试面对众多琐碎的函数,随意一个开发人员一天就能写一堆新函数,所以,测试人员若把单元测试做好,通常要比开发人员自测多付10倍的精力,这一情况很致命,单元测试必然难以为继。其次,测试人员做单元测试,经常不能断定某种现象是不是问题,还得找相应开发人员去定位,问题定位了,修正问题又是个麻烦,测试人员不拥有给产品编码的权限,大量时间又浪费在反复沟通上。  所以碰过几次壁后,多数企业都会回到这种操作方式:每个开发人员自己写代码,自己做单元测试(主要是模块级白盒测试)。这是主流运作方式,非主流的,还可能间或让两个互相熟悉对方代码的开发人员,交叉一下做单元测试,这也是比较有效的方式。

2.
会发现只拿覆盖率评估测试是否充分是不够的  引入业界工具实施覆盖率测试,当一个企业白盒测试做到一定程度时,会陷入一个困惑:拿覆盖率评估测试充分与否是否足够?为覆盖率而覆盖率,目标太容易达成,运行一两个高层次的业务调用,覆盖率很快就上去了,也即,如果有人想作弊,他完全可以只写很少用例就让覆盖率满足要求。有人就这个问题进一步思考,又产生另一个困惑:白盒测试到底测什么?测看得到的代码吗?代码覆盖率直观的表达了可见代码是否跑到,但如果规格有要求又忘实现了,覆盖率能说明什么?

3.
不同员工做白盒测试,效果差别巨大  这种现象是每个公司都会遇到的,在白盒测试推行初期表现尤为明显。能力强的就是很少漏测,很少遗漏问题到后续阶段,能力差的,尽管他很努力的想把每件事做好,漏测总还很多。

4.
会有白盒测试无用论产生  产生白盒测试无用论,多半不是从理论上反对白盒测试,而是实践走不通,做了不少单元测试,效果不佳,发现问题留于表面,深层次逻辑问题或接口问题发现不了,所以就认定白盒测试没多大用处。  也常见一种情况,发现白盒测试没效果会认为自己没掌握测试方法,所以想方设法寻求见血封喉的致命武器,几经努力后,仍无特效药可买,这种情形继续发展,白盒测试无用论很可能就产生了。  白盒测试没效果的本质是难以突破机械测试的盲区,所谓机械测试,是指依据可得见的代码做测试,典型的比如,被测代码有“1+1=2”语句,所以设计用例,结果也验证“1+1”必然是等于2的,测试用例总数、覆盖率都达标了,就是发现不了多少问题。突破机械测试盲区的法宝是按规格去设计用例,但这么一条简单的规则说起来容易,做起来很难,能力强的会不自觉得遵守这条规则,能力弱的常想不起来,想起来也经常无处着手,思维被条条框框禁锢住了。所以,许多时候个体很见效的白盒测试难以上升到组织行为。

5.
白盒测试能否成功很大程度上依赖于牛人经理或牛人QA  这一点也是白盒测试推行初期经常出现的,执行力强一些的经理或QA,白盒测试可以推行成功,执行力弱一些的就不成功。不少企业因为尝试几次单元测试都失败了,就全盘放弃白盒,只做黑盒测试了。  有一些企业坚持下来,在一两个项目组取得成功,然后针对性的优化组织机构,比如设置专门工作推动组,建设白盒测试专家资源池,为各个项目提供测试引导人员,进一步优化流程,把白盒测试的监控点纳入流程来控制。当一个企业的组织机构与流程逐步完善,白盒测试能否成功就较少依赖于个别牛人了。

6.
阶段化实施白盒测试,测试用例无法维护  集中一段时间编码,编码完了再集中一段时间做单元测试,单元测试完了开始集成,这时又集中时间做一次集成测试,这是多数企业实施白盒测试的模式。这一模式下,单元测试或集成测试只是特定时间段内(比如一个版本周期内的一两星期中)才实施的活动,但产品修改代码却是时时刻都在进行的,毫无疑问的会带来一个深刻问题:用例维护与产品代码维护不同步!所以,大家就经常会看到,某个产品的第一个版本可以把单元测试完整实施一遍,而此后时不时为解决问题改代码,或为追加功能改代码,单元测试很难继续,常导致单元测试只在V1版本做一遍,其后V2V3等版本无法再做。  不间断的代码修改与阶段化的白盒测试明显不协调,这问题表面看起来并不严重,解决起来却远没想象的简单,该问题可以上升到操作模式问题,解决这个问题,必然要引入一种时时测试的模式,很自然,大家马上猜得出用什么模式?就是持续集成!  或许有人会觉得,为让白盒测试在版本周期内坚持做下去,不见非得引入持续集成吧?试想一下,从编码到版本进入维护,开发人员独立无干扰的编码时间有多少?而从两两开始集成之后,又占去多少时间?无疑后者占去大部分时间。如果开始集成后的每次版本修改都有测试跟进,大家岂非天天写测试用例,这不是持续集成是什么?如果不想天天补充用例,隔周、隔月,或隔一个版本补充用例,怎知你增补的用例会覆盖全部变动过的代码?  通信领域的代码普遍很庞大、很复杂,一个版本周期通常是30~40星期,从开始编码到第一次两两合版本,通常是2~3周时间,之后就进入持续集成测试的阶段,该阶段会延续很长时间,通常10周以上,所以,如果坚持阶段性测试,必然导致白盒测试难以为继,每个人写的用例难以维护,写一次用一次,然后就扔了。  为清晰起见,我们将阶段性测试称作一次测试,与之相对的持续集成方式下的测试称作持续测试。尽管很多人不认为阶段性测试的用例只用一次,但现实情况好不到哪儿去,集中一段时间写的用例,当源码有较多修改后,再集中一段时间维护旧用例会很痛苦。

7.
每个研发阶段结束,尝试将每个人的用例合并起来  合并测试用例是一次测试思维的自然延续,其出发点是为了让测试集能更好的维护,但事与愿违,越是合并的用例越是无法维护,除非被测系统非常简单,也很少去变更,当然,如果系统很少变更,维护用例的需求也不强烈了。  合并之前的脚本尚有明确的维护责任人,但合并之后测试脚本该由谁去维护?况且按照经验,一次充分的单元测试,测试脚本的规模应与被测代码相当,各人编写用例的运行环境又千差万别,如此庞大的体系合起来并不容易,合起来后也无法维护。所以,合并用例是企业处于有序状态特定阶段才做的事,通常只做几次,达不到效果就不会反复去做了。事实上,遵循一次测试模式的组织内,大家自己管自己,用例不合并都已经很难维护了。

8.
仍有员工试着要上单板做单元测试  嵌入式产品的单元测试该不该上单板?这个问题更多的可归结为实践上可不可行,从理论上讲没人规定单元测试就不能上单板。但现实操作中,通信产品上单板做单元测试大部分都失败,失败的情形笔者见过的不是两三个,而是十数个,尤其是大公司,每个产品组中总有一些自信满满的员工,都愿意相信上单板做UT才是正道。  当然,本文并不否定上单板做UT就不能成功,而是说成功的机率比较低,况且,是否成功的定义也是因人而异,见仁见智的。打个比方说,一个开发人员写一天代码,然后用一天时间就把新写的代码测试完了,这种情况下,白盒测试是可维持的,做得下去的,而当种种条件限制(比如上单板每次下载都要消耗很长时间,单元测试面对初始代码,没测几分钟板上程序就会跑飞),写1天的代码要用10天才能测完,这种测试是很难维持的。  上单板做单元测试的致命因素是测试效率,试想一下,主流通信软件使用C语言,想把纯软件C语言工程的白盒测试做好,相对javaC++等工程已属不易,上单板在实时操作系统下把UT做成功,更是难上加难。所以,依据实践的推论,通信软件的单元测试应在仿真环境下按纯软件的方式去做,集成测试倒是可以上单板,在真实环境下去做。  任何事物都有3种发展方向:前进、原地踏步、倒退,上面我们描述了白盒测试在有序境界下的行为特征,字里行间还点出了各种行为的改进方向,有针对性的改进了,白盒测试就不断前进,反之出现倒退,回到混沌状态。比如在推行初期,白盒测试能否成功很大程度受项目组的执行力度影响,改进这一点须要优化组织结构与流程方法,若任其自然,在个别项目已成功的白盒实践仍无法拷贝到其它项目。  有序状态介乎混沌状态与自发状态之间,因其时间跨度较长,我们还可经细分出有序初期阶段与有序后期阶段,在有序初期阶段什么都不规范,白盒测试也常在成功与不成功之间晃动,而在有序后期阶段,应该具备某些自发状态的表现特征了。具体而言,有序状态向自发状态发展,要跨越两大考验,其一,要解决一次测试的问题,要向持续测试过渡,其二,要在组织运作层面解决机械测试的问题,上面提到不同员工做测试效果差别很大,有差别是正常的(否则优秀员工无法称之为优秀),但能否将能力差异对结果影响缩小到系统测试那样呢?  通常,白盒测试能力强的员工编码能力也强,测试能力差的编码能力也差,极少听说测试能力很强但编码很差。所以,要让白盒测试做得更深入、更有效,重点是解决思维方式问题,通过培训、日常锻炼也能起到一定效果,但终归不明显,毕竟项目组内个个都是得道高僧比较少见。根据实践经验,解决这个问题的最有效的措施是测试先行,如果编码之前就写用例,只能依据规格做测试设计了,这对能力强的与能力弱的都一样,思维方式强行改变,其测试无疑是最彻底、最见效的。  从有序前期阶段过渡到有序后期阶段,如何看待测试代码也有很大变化,在前期,开发是开发,测试是测试,测试操作连同测试代码是附加的,可选的,到有序后期阶段,大家会把测试代码也看成一种产品代码,是必需的,也自然而然纳入产品维护。  境界之三:自发状态  自发状态是白盒测试的共产主义境界,此时生产力高度发达,设计用例的效率提高了,做测试不再是沉重负担。所谓自发,就像共产主义社会里劳动是个人意愿而非生存手段,开发人员自测也上升到个人意愿,即使领导不强制,流程也不限定白盒测试必须要做,开发人员仍自愿去做测试。自发状态是白盒测试的最高境界,它的典型表现特征是:白盒测试已成员工的普遍行为与自发行为。  白盒测试进入自发状态,必须经历两大转变,一是测试效率要有数倍提高,这是基础,二是测试实践能够深入,能有效发现各种问题。目前已有一些公司经历过这两种转变,前者测试效率提高主要依赖于在线测试、持续测试、黑盒调测等理念(详情请见《第4代白盒测试方法概述》中拉通测试小循环、拉通研发大循环、调试转化为测试等章节),而后者有效发现问题,测试先行(TDD)已接受广泛的实践检验。当上述两大转变完成了,白盒测试就成为每位员工的必须行为,就像调试操作,每位员工写完代码,正常都要调一调,在自发境界下,随时测一测是每位员工自然而然要做的事。自发境界下的一个组织,实际操作中测一测很大程度上代替了调一调,这时,员工数月不开调试器是常见的现象,因为测一测对开发人员来说是让程序跑起来最经济实惠的手段,也是查错、检错最便利的方式,使用调试器并非必需。  在自发境界下,时时测试、持续测试已成一种风气。另一方面,员工从领导层到基层,都普遍对白盒测试有着深入认识,知道白盒测试应该有所为有所不为,企业培养了一批白盒测试专家,他们很清楚哪些被测对象是可以做白盒测试的,哪些不大容易做。即使处于白盒测试最高境界,也并非所有系统都适合完整的做测试,尤其那些严重依赖特定硬件环境的软件层,当白盒专家识别出哪些模块不宜做单元测试或集成测试后,他会考虑替代方案,比如加强代码审查、加强同行评审、为特定接口追加模拟器设计等。  总结  本文描述了通信业界的白盒测试三种境界:混沌、有序、自发,这三种境界反映了通信企业在白盒测试领域的一般发展过程。从混沌状态升级到有序状态,核心焦点是要解决测试效率的问题,只要效率提高了,一个组织是很容易从混沌状态进阶到有序状态的初级阶段,接着通过组织结构与流程措施的优化,巩固已有成果,然后着重解决持续测试与深入测试的问题,解决好了就升级到有序的高级阶段,升级的关键在于持续测试这个理念的转型。从有序状态进阶到自发状态,涉及测试效率与测试质量的全面提升,操作模式会有很大变化,测试工具是关键,工具不仅方便易用、测试效率奇高,而且要方便让大家从调一调测一测转变。  上述企业白盒测试三种境界,可与孔夫子的人生境界相比拟,孔夫子说:吾十有五,而志于学,三十而立,四十而不惑,五十而知天命,六十而耳顺,七十从心所欲,不逾矩。  十有五而志于学,这是混沌境界,志于学三字点出该阶段要做的事,对于白盒测试来说,处于混沌状态下的企业要勇于尝试,否则永远是原地踏步,没有进步;三十而立,四十而不惑对应于有序境界,此时白盒测试已找到门道,不惑是坚定自己的信仰,持续做下去,持续优化下去,所以,处于有序状态的企业贵在坚持;七十从心所欲,不逾矩,这是自发境界,老夫子的从心所欲,并非无限制的为所欲为(要不,孔圣人不该叫圣人,而应该叫神人),关键是不逾矩,知道规矩在哪才能不逾矩,才能从心所欲,所以,自发境界下的白盒测试还要有所为有所不为。我们概括一下:企业白盒测试处在混沌状态贵在尝试,处在有序状态贵在坚持,处在自发状态贵在自知。来源:wayne_chan-CSDNBlog

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