基于Selenium的Web軟件自動化測試

姜 文，劉立康

(西安電子科技大學 通信工程學院，陜西 西安 710071)

0 引 言

隨著互聯網技術和云計算技術的發展，很多軟件產品都通過Web頁面進行操作。Web頁面具有操作簡單、操作場景繁瑣等特點；之前Web頁面測試大都使用手動的方法來進行測試，測試過程比較耗費人力，技術含量也較低。隨著軟件技術的發展，軟件測試也逐漸從純手動測試過渡到手動測試與自動化測試并存。

近年來，軟件自動化測試技術發展很快，出現了很多成熟的自動化測試工具，常見的Web自動化測試工具有：QTP、Silk Test、Selenium等。其中Selenium[1-5]是一款開源的、表現非常優秀的自動化測試工具。它最大的特點就是可以完全模擬用戶在瀏覽器上進行各種Web操作，擁有足夠好的用戶體驗，是站在用戶的角度對網站性能進行測試。Web自動化測試工具Selenium的逐漸風行，為原本通過手動方式進行Web頁面測試，提供了相對簡單、廉價的自動化方法。

1 Selenium與Python

文中使用Selenium和Python工具開展Web軟件自動化測試[6-10]，以下簡單介紹這兩個工具。

1.1 Selenium

Selenium是一款開源的Web應用程序測試工具。Selenium測試腳本直接運行在瀏覽器中，模擬用戶操作網頁的過程。支持在IE、Chrome和FireFox等通用瀏覽器上使用，可以在Windows、Linux、Mac和Solaris 等多種操作系統上運行。

目前廣泛使用的是Selenium2.0以上版本，Selenium2=Selenium1+WebDriver。

WebDriver是一款自動化測試Web應用程序的工具，提供友好的API，使測試更易于理解和維護。它不依賴于任何特定的測試框架，是完全獨立的，應用它不需要啟動任何額外的進程或者運行其他程序。

Selenium 2[11-13](Selenium WebDriver)是將WebDriver API集成到Selenium 1，解決提供替代編程接口所帶來的局限性。Selenium 2工具的主要功能包括：對Web頁面進行功能測試，支持腳本錄制，支持Java、Python、Ruby和C#等語言的測試腳本。

1.2 Python

Python是一款面向對象的腳本語言，語法比較簡單但功能卻很強大。Python語言易讀、易維護，受廣大用戶所歡迎、用途十分廣泛。

Unittest也稱為PyUnit[14-16]，是Python語言的單元測試框架。自Python2.1版本后，Unittest已經成為了Python的標準庫。Unittest類庫中包含許多方法可供編程時調用，提高了開發測試腳本的效率和質量。

2 Web軟件項目案例

在某視頻直播轉碼軟件項目中，與Web頁面相關的部分作為一個單獨的軟件模塊開發。該模塊作為項目的業務功能模塊之一，支持從Web頁面對視頻文件進行直播轉碼。

2.1 軟件開發技術

該軟件模塊采用MVC設計模式，使用當前最流行的Struts2+Spring3+Hibernate框架進行開發。前臺采用JSP進行頁面開發和用戶界面管理，使用JavaScript結合開源的前端插件jQuery EasyUI進行前端頁面開發。后臺采用Java與MySQL數據庫進行開發，采用當前主流的Java開源開發工具Eclipse和Tomcat服務器進行程序開發和發布。

2.2 jQuery EasyUI

jQuery是一套簡潔、靈活的JavaScript腳本庫，可以幫助Web頁面開發工程師簡化JavaScript代碼。jQuery由于簡便易用的特點，在Web前端開發中被廣泛使用。

EasyUI作為一款開源前端插件集合，功能十分強大。應用這些插件可以極大地減少Web開發方面的工作量。EasyUI與jQuery結合在一起應用，jQuery負責把EasyUI的各種插件搬運到Web項目合適的地方，并且讓它真正運轉起來。

2.3 軟件功能測試點

Web軟件功能測試點覆蓋Web頁面上各場景的正常與異常功能測試點。Web頁面的功能測試包括以下場景：Web頁面登錄與注銷；Web頁面登錄密碼修改；直播頻道增、刪、改、選中、多頻道翻頁；頻道顯示條數、頻道各參數配置；直播頻道啟用和禁用；瀏覽器兼容性測試，等等。

3 自動化測試軟件開發過程

自動化測試軟件開發過程主要包括：仔細研讀軟件需求說明書、分析測試需求、提交測試策略、設計測試用例、搭建測試環境。手動執行測試、選擇自動化測試用例、開展自動化測試工作。具體過程如圖1所示。

圖1 自動化測試軟件開發過程

3.1 制定測試計劃

明確自動化測試的對象、目的、內容、方法、進度要求，并確保測試所需的人力、軟硬件設備、數據等資源準備充分。

3.2 分析測試需求

根據需求說明書，測試架構師(TSE)編寫測試策略，設計測試功能點。Web功能測試需要覆蓋頁面鏈接、控件、頁面功能、數據處理、模塊業務邏輯等多種功能的測試。

3.3 設計測試用例

TSE針對正常和異常情況進行測試用例設計，測試用例覆蓋所有測試功能點，共涉及測試用例288個，并編寫測試用例文檔。

3.4 搭建測試環境

搭建測試所需的各種軟硬件環境，如數據、網絡、測試工具的安裝和設置等。

3.5 手動測試

手動測試可以發現Web軟件存在的各種問題，同時也可以檢查測試用例設計中存在的問題，為開展自動化測試奠定堅實的基礎。

3.6 選擇自動化測試用例

選擇可以自動化測試的測試用例，共選定測試用例238個，自動化率為82.64%。通常兼容性測試用例不能實現自動化測試。

3.7 編寫測試腳本開展自動化測試

采用Python與Selenium工具編寫自動化測試腳本，腳本基于Unittest自動化測試框架。完成用例的測試腳本編寫工作后，采取測試庫框架優化測試用例腳本，從眾多的腳本中提取出公共函數，供測試用例調用。通過腳本連跑實現對Web軟件的自動化測試。

4 基于Selenium+Python的自動化測試軟件開發

測試軟件開發選擇Python作為開發語言，使用Selenium提供的資源進行測試軟件開發。工作內容包括安裝各種測試工具、搭建測試環境；錄制、編寫測試腳本；基于測試庫框架優化軟件代碼；自動化腳本連跑；測試結果分析。

4.1 安裝測試工具

在執行測試任務的PC機(執行機)安裝所需的各種測試工具。

4.1.1 Python工具

安裝包為python-2.7.3.msi。安裝完成后，在環境變量中增加Python工具的相關目錄路徑。Python工具自帶了一個輕量級的集成開發工具IDLE，IDLE可以進行測試腳本的編輯、調試和執行。

4.1.2 Selenium工具

網上下載基于Python語言的軟件包selenium-2.50.1-py2-none-any.whl，執行pip install selenium-2.50.1-py2-none-any.whl進行軟件包安裝。安裝完成后Selenium軟件包安裝在Python工具的lib目錄下。

4.1.3 安裝Firefox瀏覽器和Selenium IDE工具

首先安裝Firefox瀏覽器，然后在該瀏覽器上安裝Selenium IDE工具。Selenium IDE是Firefox瀏覽器的插件，只能安裝在Firefox瀏覽器上。

4.1.4 安裝MySQL數據庫的相關工具

在Python程序中讀寫MySQL數據庫，需要安裝相關的工具。

(1)安裝MySQL-python工具，安裝包為MySQL-python-1.2.5.win32-py2.7.exe。

(2)安裝MySQL連接器，安裝包為mysql-gui-tools-5.0-r17-win32.msi。

安裝完成后，可以通過SQL語句對MySQL數據庫表單進行操作。

4.1.5 pycharm工具安裝

pycharm工具的安裝包為pycharm-community-5.0.3.exe。pycharm工具是Python重量級IDE，功能強大，自動檢測語法，可以幫助開發者寫出更規范的Python代碼。

4.2 搭建測試環境

Java Web軟件[17]基本組成如圖2所示。搭建測試環境需要安裝瀏覽器和Web應用軟件。文中的Web軟件選擇Chrome或者Firefox瀏覽器作為客戶端瀏覽器。

圖2 Java Web軟件基本組成

4.2.1 安裝瀏覽器

在測試執行機上安裝瀏覽器，目前安裝的Python與Selenium工具要求谷歌瀏覽器的版本不能低于43.0.2357.0。谷歌瀏覽器安裝包為48.0.2564.116_chrome_installer.exe。安裝完谷歌瀏覽器后，還需要安裝谷歌瀏覽器驅動程序chromedriver.exe，將其安裝在指定的目錄下。

4.2.2 Web軟件測試環境部署

Web軟件測試環境部署在操作系統為Windows 7的PC機上。

(1)安裝JDK、Tomcat與MySQL。

JDK安裝包為jdk-7u15-windows-is86.exe(1.7.0_15版本)。Tomcat安裝包為apache-tomcat-7.0.29-windows-x86.zip，直接解壓、安裝。MySQL數據庫安裝包為mysql-5.5.8-win32.msi。完成三個軟件安裝后，在環境變量中添加JDK、Tomcat、MySQL工具的相關目錄路徑。

(2)安裝Web產品軟件包。

Web產品軟件包為*.war格式的軟件包，將軟件包部署到Tomcat安裝路徑下的webapps文件夾中，部署完成之后，切換目錄到Tomcat安裝路徑下的bin文件夾下，執行startup.bat文件啟動Tomcat服務。網頁的IP地址為部署Web軟件PC機的IP地址。

4.3 錄制測試腳本

在Firefox瀏覽器上啟動Web軟件程序，找到菜單欄“工具”下的Selenium IDE，單擊后出現錄制頁面，點擊紅色錄制按鈕，開始錄制。根據測試用例進行手動測試操作，測試操作完成后，按下紅色按鈕停止錄制。從Selenium IDE工具導出錄制的Python腳本，該腳本文件名與測試用例編號相對應。

目前Web頁面的登錄、注銷以及修改密碼等簡單的場景采用Selenium IDE工具錄制之后，可以導出正確可用的測試腳本。其他包含復雜測試場景的Web自動化測試用例錄制后并不能生成真正可用的腳本。某些測試場景不支持通過Selenium IDE工具錄制腳本。

腳本錄制完成之后通常還需要修改、完善。錄制的測試用例腳本擁有Unittest測試框架，為腳本的進一步編寫工作提供了良好的基礎。

4.4 編寫自動化測試用例腳本

測試用例腳本采用Python進行程序設計。對于Python而言，代碼縮進是一種語法，Python沒有像其他語言一樣采用{}或者begin...end分隔代碼塊，而是采用代碼縮進和冒號來區分代碼之間的層次。縮進的空白數量是可變的，但是所有代碼塊語句必須包含相同的縮進空白數量，這個必須嚴格執行。Python腳本中出現未對齊的行，該行下方就會出現紅色曲線。可以使用空格鍵調整格式，直到紅色曲線消失。

當腳本中一行的字符數過多時，會報PEP 8的告警。應該將長字符串分隔成多行顯示。

4.4.1 自動化測試腳本框架

下面是一個簡單測試用例腳本示例：

#-*- coding:utf-8 -*-

from selenium importwebdriver

importunittest

......

class BaiduTest(unittest.TestCase):

def setUp(self):

self.driver=webdriver.Chrome ()

self.base_url=u"http://www.baidu.com"

deftest_baidu_search(self):

driver=self.driver

driver.get(self.base_url)

self.assertEqual(driver.title, u"百度一下，你就知道")

driver.find_element_by_id("kw").clear()

……

def tearDown(self):

self.driver.quit()

if __name__=="__main__":

unittest.main()

從腳本示例中可以看出，通常測試腳本由5部分組成：

(1)導入需要調用的程序模塊。

(2)定義繼承unittest.TestCase的測試類，從而可以使用unittest.TestCase類中的各種方法。

(3)在初始化方法setUp中，初始化webdriver，設置測試環境。該方法自動執行。

(4)定義測試方法，首先定位Web元素，然后開展相關測試場景的操作。

(5)在清理方法tearDown中，執行測試用例運行后的清理工作，如退出webdriver、關閉驅動、恢復用例執行前的狀態等。該方法自動執行。

4.4.2 Web元素定位

Web元素定位就是在Web頁面上找到待測試的Web元素。手工測試時，測試人員容易在Web頁面上找到Web元素開展測試工作。自動化測試通過測試程序在Web頁面對應的HTML文件中定位Web元素，這是進行Web元素測試的第一步。Web元素定位有多種方法，文中的軟件項目測試過程中主要采用如下四種方法。

(1)基于元素ID的定位。

該方法通過查找Web頁面上的元素ID值來獲取元素，比較簡單，適合Web元素ID固定的情況來使用，對于動態分配Web元素ID的情況不能使用。

(2)基于元素XPATH的定位方法。

元素XPATH的定位類似查找一個人的地址，通過頁面html文件中的標簽名的層級關系定位元素的絕對路徑。這種定位元素方法在實際使用過程中，可以針對元素的XPATH進行修改，添加上、下層級的腳本標示，增加元素獲取的準確性。

(3)基于元素CSS的定位方法。

該定位方法查找Web元素的CSS屬性來獲取元素。CSS(cascading style sheets)層疊樣式表是用來表現HTML或XML的標記語言。CSS使用選擇器來為頁面元素綁定屬性。元素CSS定位方法，相對前兩種方法要復雜一些，元素的CSS屬性選擇比較靈活多樣。

(4)基于元素LINK的定位。

該定位方法僅適用于文本鏈接的場景，通過元素標簽對應的文本信息來定位元素，相對其他的元素定位方法，適用的場景比較有限。

4.4.3 測試方法

完成Web元素定位后，需要對相關的場景進行各種操作，開展測試工作。文獻[14]介紹了采用Python語言在各種常見場景中的操作方法。文獻[15]采用Java語言介紹了同樣的內容。網上也可以查到大量測試場景操作方法。編寫測試方法是腳本編寫的核心內容。

下面介紹測試腳本編寫過程中兩種場景的處理方法：

(1)Web頁面中包含iframe框架。

Web頁面中包含iframe框架時，如果要提取iframe框架中的元素，需要在腳本中使用swtich_to_iframe實現框架切換。在該iframe框架上的相關操作完成后，需要從該iframe框架切換回來，在腳本中使用swtich_to_default_content來實現。

(2)文本框或數字框輸入非法值場景。

Web頁面上很多元素是使用EasyUI制作的，其中包含大量的文本框和數字框場景。由于填入文本或數字都有一定的取值范圍限制，當文本框或數字框中填入非法值時，文本框或數字框的右側通常會彈出tooltip類型的提示框，提示填入的內容非法。填入非法值之后，tooltip提示框會在鼠標移動出對應文本框或數據框之后消失。測試腳本需要定位tooltip類型的提示框。

解決辦法：當文本框與數字框中輸入非法值時，可以通過基于元素CSS的方法來定位tooltip元素，檢測tooltip中所提示的文本內容。具體方法如下：

Tip=driver.find_element_by_css_selector(“div[class‘tooltip tooltip-right’]”).text

4.4.4 MySQL數據庫操作

測試腳本對Web軟件進行頻道添加、頻道修改以及各類頻道參數配置后，相關數據會寫入MySQL數據庫中對應的數據表中。在編寫測試腳本時，需要通過MySQL-python工具來實現對MySQL數據庫的操作，腳本實現時首先需要在腳本的最前面加上import MySQLdb，然后在測試腳本的測試方法中添加對MySQL數據庫的操作語句，實現對數據庫的讀寫操作。代碼內容如下所示：

conn=MySQLdb.connect(host=‘10.185.31.52’,port=‘3306’,

user=‘root’,password=‘huawei’,db=‘hwwebom’,charset=‘utf8’)

cur=conn.cursor()

cur.execute(“select name from hwwebom.t_channel where name=‘%s’ ” % channel_name)

for cha_name in cur.fetchall():

print cha_name

cur.close()

conn.commit()

conn.close()

4.4.5 執行用例腳本生成測試報告

測試用例腳本為*.py類型文件，在執行機上點擊該文件就可以自動運行。希望在測試用例腳本執行之后生成測試報告，需要使用Unittest的第三方測試報告模塊HTMLTestRunner(該模塊不在標準庫中，需要自行下載)，加載該模塊后可以生成HTML格式的測試報告。將HTMLTestRunner.py文件保存Python的Lib目錄下，就可以在測試腳本中調用該模塊，具體實現過程如下所示：

if __name__==“__main__”:

now=time.strftime(“%Y-%m-%d-%H-%M-%S”)

filename=report_dir+‘/’+now+’_Web_Login_result.html’

fp=open(filename,‘wb’)

runner=HTMLTestRunner(

stream=fp,

title=unicode(‘測試報告’),

description=Unicode(‘測試執行情況：’)

)

runner.run(discover)

fp.close()

在生成測試報告文件時，將測試報告生成的時間作為測試報告文件名的一部分，并將測試報告文件生成的時間、測試用例運行結果寫入測試報告。

4.5 基于測試庫框架優化測試軟件

測試庫框架(test library framework)把應用程序分成過程和函數。該框架創建應用程序函數的庫文件，庫文件中的函數供應用程序調用。測試庫架構框架的優點在于能夠刪除明顯重復的部分，優化腳本代碼。

獨立編寫的測試用例腳本，整體結構凌亂。需要將很多的公共場景與Web頁面上的公共元素參數提取出來作為公共函數與共享參數；重新修改測試腳本，規范優化測試腳本；減少代碼冗余，提高腳本質量；同時也方便業務擴展之后的腳本修改和維護。

4.5.1 測試軟件目錄結構

測試軟件的目錄結構如圖3所示。測試腳本按功能分類存放在各自文件夾中。公共函數與公共配置文件存放在Public文件夾中。執行連跑任務的Python 腳本存放在根(Root)目錄中。測試報告存放在Tesst_report目錄中。

圖3 測試軟件目錄結構

4.5.2 公共函數的功能

Public文件夾中共包含了5個公共函數文件。其他文件夾中測試腳本可以調用Public文件中公共函數文件中的函數，在Public文件夾中需要添加__init__.py文件。5個公共函數文件實現的功能如表1所示。

表1 公共函數的功能

4.5.3 公共配置文件

Python標準庫的ConfigParser[18]模塊提供一套API來讀取和操作配置文件。ConfigParser是用來讀取配置文件的包，可以把一些常用的參數放在配置文件中，供多個腳本共同使用。

公共配置文件中主要寫入元素定位參數。在測試腳本編寫中，多個測試腳本需要對同一Web元素定位，將該元素的定位參數值寫入配置文件，方便編程時共同使用。

以場景登錄(Login)時輸入“用戶名”和“密碼”為例，敘述公共配置文件的使用方法。

(1)在腳本開頭添加：import ConfigParser。

(2)打開公共配置文件。

all_dir=os.path.split(os.getcwd())

ini_dir=all_dir[0]

css_selector_filename=os.path.join(ini_dir,‘css_selector.ini’)

(3)獲取配置文件中指定的配置信息。

[global]

Tip_Username_Null=/html/body/div[2]/div[3]/form/div[1]/div/small[1]

Tip_Password _Null=/html/body/div[2]/div[3]/form/div[2]/div/small

(4)將獲取的元素定位信息賦值給元素定位函數的參數變量，進行定位場景操作。

4.6 測試腳本連跑

測試腳本連跑是指全部測試腳本在程序控制下依次自動運行。

4.6.1 測試腳本連跑實現方法

腳本連跑使用discover方法，具體實現方式如下所示：

test_dir=‘./Web_Login’

report_dir=‘./Test_Report’

#discover方法定義

discover=unittest.defaultTestLoader.discover(test_dir,patter n=‘*.py’)

定義連跑路徑變量和測試結果報告存放路徑變量，然后調用discover方法執行連跑路徑下所有的測試腳本，連跑完成之后生成每個測試腳本的測試報告。

4.6.2 設定定時腳本連跑任務

采用相關工具設定定時連跑任務。

(1)BAT腳本啟動連跑任務。

編寫BAT腳本，調用根(Root)目錄下的Python連跑腳本，啟動連跑任務。腳本內容如下所示：

@echo off

set Script_path=D:Python_27_3Project_Live_New

set Report_path=D:Python_27_3Project_Live_NewTest_Report

taskkill /f /im FireFox.exe /t

cd /d % Script_path %

：：調用Python腳本執行連跑

python Report_Test_Mod_Password.py-v

(2)Windows的任務計劃程序定時連跑。

若執行機的操作系統是Windows，在操作系統的附件中啟動任務計劃程序，設置Bat腳本定時運行任務。

4.6.3 持續集成工具定時連跑

在執行機上安裝持續集成工具Jenkin或者ICP-CI，編寫Ant腳本，創建持續集成工程，進行Web自動化腳本定時連跑。

5 測試結果分析

基于Selenium+Python的自動化測試軟件開發完成后，使用效果良好。

(1)提高測試效率。

手動執行288個Web測試用例耗時7人/天，且無法實現反復測試，整理測試報告也需要花費大量時間與人力。Web自動化測試腳本實現了82.64%的測試場景自動化，238個自動化測試用例連跑大約需要3個小時，同時可以實現測試報告自動輸出，可以利用非工作時間反復執行測試任務。

(2)預測試。

可用于軟件集成測試、系統測試、驗收測試的預測試。

6 結束語

結合Web軟件項目詳細敘述了基于Selenium+Python的自動化測試軟件開發過程， 介紹了開發過程中遇到的許多技術細節。工作實踐表明，該測試軟件在使用過程中效果良好，可以提高軟件開發與測試的效率，降低軟件的開發成本。同時彌補了手工測試時重復勞動的缺點，減少了測試人員大量的重復測試驗證工作；也有助于做好軟件項目的管理工作。