軟件測試用例的設計方法

張倩倩 趙星漢 高湘飛

摘要 眾所周知，軟件測試過程中，測試用例的設計是最復雜的，也是最關鍵、最耗時的。黑盒測試在軟件研制的驗證和確認階段中，占有重要的比重。測試用例設計所處的階段占據了整個測試過程的50%以上工作量。測試用例的正確性、有效性和覆蓋充分性，作為測試用例的重要特性直接反映了測試用例的質量。本文結合作者實際工作和理論研究，從提高這三個方面的特性進行了討論。

[關鍵詞]軟件測試 測試用例 正確性 有效性覆蓋充分性

1 引言

軟件測試在軟件的整個生命周期的重要組成部分，與軟件的研制、軟件的質量密切相關，是驗證軟件質量特性的重要手段。軟件測試在整個軟件開發中占據了一半或一半以上的工作量，而且具有很高的組織管理和技術難度。搞好軟件測試，是保證軟件質量的關鍵步驟。在GJB/Z 141-2004《軍用軟件測試指南》中明確指出，軟件測試過程包括四項活動，按順序分別是：測試策劃、測試設計和實現、測試執行、測試總結。而測試用例作為其中一個關鍵角色的其生命周期跨越后3個過程，測試用例的設計、編寫、執行及對其的分析總結占據了整個測試過程的50%以上工作量，可見測試用例的三性即正確性、有效性和覆蓋充分性直接影響軟件測試的質量，其中有效性還涵蓋了可復用程度的高低。

2 設計測試用例的目的

進行軟件測試的窮舉往往是不可能的，局限于測試時間和所需的資源。為了提高測試效率，在實際工作中，可行的做法是從龐大的可用測試數據中用科學的手段篩選出有普遍性和特異性的測試數據來實施測試。

使用測試用例的好處主要體現在以下幾個方面。

（1）在開始實施測試之前設計好測試用例，可就避免盲目測試并提高測試效率。

（2）在測試用例的使用令軟件測試的實施重點突出、目的明確。

（3）在軟件版本更新后中只需修正少部分的測試用例便可展開測試工作，降低工作強度，縮短項目周期。

（4）功能模塊的通用化和復用化使軟件易于開發，而測試用例的通用化和復用化則會使軟件測試易于開展，并隨著測試的不斷精化其效率出不斷攀升。

3 測試用例的設計方法

測試用例即設計一個情況，軟件程序在情況下，必須能夠正常運行并且達到程序所設計的執行結果。測試用例是測試方案、方法、技術和策略的最終載體，內容包括測試目標及意義、測試的軟硬件環境、輸入數據、操作步驟、預期結果與期望值、測試腳本等。

測試用例的設計包含測試方法、設計原則、要素識別三個方面。對于黑盒測試來說測試方法的選取，一般可采用邊界值分析法、等價類劃分法、錯誤推測法、因果法、正交試驗法、判定表驅動法等。選擇適用的測試用例設計方法，可以達到不同的測試充分性要求。測試用例設計一定要基于測試需求，不局限于測試的級別，如單元測試、部件測試、配置項測試抑或是系統測試。而測試需求又來源于不同的依據文件如（設計文件、需求規格說明、軟件研制任務書等）。作為測試用例設計的首要原則，基于測試需求可以在很大程度保證測試用例的正確性。測試用例要素如（名稱和標識、追蹤關系、用例說明、測試的初始化要求、測試的輸入、期望測試結果、操作過程、評估標準等）的識別，則可以保證的測試結果的唯一性和可重復性。對于測試需求的正確理解，選取合適的測試方法，對測試用例進行完整的描述是提高測試用例三性的重要途徑。

4 測試用例設計存在的問題

4.1 對測試需求的不到位提取

部分依據文件存在功能描述不清晰，功能簡化現象，在此情況下，測試人員與客戶溝通不充分，未能進行需求的有效提取，導致測試用例劃分粒度不夠細致，執行效率低，不能有效發現軟件潛在的問題。

測試人員在進行測試用例的設計時，對關鍵功能的未做到有效識別，設計時一刀切，在不重要的功能上設計了大量用例，針對關鍵功能的用例又少之以少，在時間、人力成本有限的情況下，測試用例的執行有效性有待進一步提高。

4.2 測試人員技術能力存在欠缺

在設計測試用例時，測試人員由于缺乏軟件研發或測試經驗，對于軟件潛在的問題識別不到位，對于測試用例的無效或異常條件考慮不完整或不充分，造成對缺陷的檢出效率不高。

4.3 對測試方法不適宜的選取

在實際的測試項目中，需要根據被測項的功能特性、輸入輸出數據、應用場景等確定適用的方法，具體到每個測試項目里會綜合運用到多種方法，部分測試人員設計測試用例時，嚴重依賴于某一種方法（如錯誤猜測法），不能做到根據軟件的特點靈活使用各種測試用例設計方法。

4.4 對測試用例要素的不完整描述

部分測試人員認為設計測試用例只關注把測試的輸入、操作過程、期望測試結果及評估標準，對測試用例的初始化，前提和約束等要素簡化甚至忽略，導致測試用例在執行過程，由于執行的場景不一致，導致測試結果不確定，漏檢或者錯檢。

4.5 測試用例可復用程度低

項目中或者跨項目中很多的公用業務，固化模塊，這些功能基本上是趨于穩定不變的，所以測試用例之間也存在著某種相似性。其中一部分測試用例在的執行過度依賴于的環境變化或測試輸入，可復用程度低，造成測試部門內耗嚴重。

5 完善測試用例的設計

5.1 測試需求分析要深挖細做

（1）了解需求的實現背景;

（2）分析需求的合理性;

（3）明確需求的范圍，挖掘需求文檔中隱藏的需求;

（4）列出需求的框架，包括測試范圍取各個功能點，測試的場景等;

（5）及時確認需求漏掉的或者存在問題的地方;

（6）識別需求中關鍵部分，并劃分優先級。5.2提升測試用例編寫能力

（1）熟悉業務，了解系統;

（2）用客觀的思考方式站在用戶角度分析;

（3）勤于思考，突破慣性思維，不局限于經驗：

（4）規范軟件測試作業。

5.3 對測試設計充分說明

測試用例的設計方法不是單獨存在的，具體到每個測試項目里會用到多種方法，往往是綜合使用各種方法以才能有效提高測試效率和測試覆蓋度。

（1）首先進行等價類劃分，將無限測試變成有限測試;

（2）任何情況下都必須使用邊界值分析方法;

（3）對照程序邏輯，檢查補充測試用例以提高邏輯覆蓋程度;

（4）針對輸入條件組合的，選用因果法和判定表驅動法;

（5）對于參數配置類的軟件，選用正交試驗選擇較少的組合方式;

（6）對于業務流清晰的系統，用場景法較為適宜;

（7）以錯誤猜測法補充測試用例。

5.4 測試用例描述規范

為了更好地測試，我們需求為單個軟件特性定義具體的測試方法。ANSI/IEEE 829標準稱測試用例說明為編寫用于輸入輸出的實際數值和預期結果，及使用具體測試用例產生的測試程序的限制。測試用例設計說明的目的是組織和描述針對具體特性需要進行的測試。測試設計說明就是在測試計劃中提煉測試方法，明確指出設計包含的特性及相關的測試用例和測試程序，并指定判斷特性通過/失敗的規則。

5.4.1 提高測試用例復用度

測試用例能否成功被復用很大程度上取決于測試用例的獨立性，即能否獨立地應用于不同的應用場合和應用環境。軟件測試的復用分別適用于手動測試和自動測試。手動測試中測試用例的復用，可分為業務復用、數據復用、結構復用、適用性復用、用例復用管理幾種途徑相結合。

5.4.2 測試用例評審

測試用例完成后，需在測試提交前評審完成，用例評審人一般為項目經理、產品經費、主要的開發人員、測試人員。在評審過程中盡量避免測試人員評審自己編寫的用例，可以采用交叉評審的方式。用例評審的主要內容為：

（1）是否覆蓋產品需求上的所有功能點;

（2）測試用例本身的描述是否清晰，是否存在二義性;

（3）用例的前提條件、執行步驟、輸入數據和期待結果是否清晰、正確;

（4）期待結果是否有明顯的驗證方法;

（5）優先級安排是否合理，是否存在冗余的用例或驗證點;

（6）是否從用戶層面來設計用戶使用場景和使用流程的測試用例;

（7）是否包含充分的負面測試用例。充分考慮產品的異常流程，并編寫測試用例進行覆蓋;

（8）針對用例評審人提出的問題，在一定時間范圍內進行修正及驗證。

6 結語

本文僅以黑盒測試為例，論述了提高測試用例的正確性、有效性和覆蓋充分性的幾種途徑。根據測試需求分析得到需求框架，梳理細化測試點，采用適當的用例設計方法，按照標準規范定義的格式，設計出粒度精細適宜的測試用例。此外在實際測試過程中，對測試人員的培訓和質量監督考核，制定軟件作業指導書，包括測試方法、測試過程等的規定及各階段的測試文檔模板，測試用例庫及測試過程的管理等，也是提高測試質量的必要手段，本文對此不作討論。

參考文獻

[1]柳純錄.軟件測評師教程[J]，清華大學出版社，2012.

[2] GJB/Z 141-2004軍用軟件測試指南[z].中國人民解放軍總裝備部，2004.