指揮信息系統軟件探索式測試應用研究

◆施青青

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指揮信息系統軟件探索式測試應用研究

◆施青青

（中國電子科技集團公司第二十八研究所 江蘇 210000）

本文通過分析探索式軟件測試的優缺點和指揮信息系統軟件測試現狀，設計了適用于指揮信息系統軟件測試的探索式測試過程的具體方法，并設計了相應的測試流程。通過使用基于簡單腳本的探索式測試方法，在發揮了探索式測試的優點的同時避免了相應的缺點，適應了指揮信息系統軟件測試的需要，同時滿足了軍工軟件的管理要求。

探索式軟件測試；指揮信息系統；手工測試；測試流程

０引言

隨著指揮信息系統軟件功能越來越復雜和規模越來越龐大，用戶的需求變更也越發頻繁，軟件開發模式也在由傳統的瀑布模型向更高效的敏捷模式轉變，相應的軟件測試模式也需要隨之轉變。而探索式測試（Exploratory Testing）方法具有敏捷測試的特點，能夠在時間短和文檔不完善的情況下，充分發揮測試人員的經驗和能力，快速、高質量完成軟件測試[1]。比較適用于測試需求變化快，事先無法詳細設計測試過程，并且需要大量手工測試的軟件項目。利用探索式測試，能夠顯著提高軟件測試的效率。因此研究探索式測試方法在指揮信息系統軟件測試中的應用具有重要的現實意義。

1 探索式測試

探索式測試方法最早是由美國測試專家Cem Kaner博士在1983年提出的，它產生之初便贏得了大量的認同，并且廣受推崇[2]。2010年測試專家James A. Whittaker根據其在微軟、谷歌等知名企業的工作經歷和個人的經驗積累，撰寫了《Exploratory Software Testing》（《探索式軟件測試》）一書。在書中，他對探索式測試的概念以及測試方法作了更進一步的擴展，他根據自己的研究，創新性地提出了全局、局部和混合式等具體的探索式測試方法，將探索式測試方法的實踐應用拓展到更多的領域[3]。經過二十多年的發展，探索式測試方法已經逐步成型，并且在越來越多的軟件測試項目中發揮了應有的作用。

探索性測試的主要優點在于：充分利用人員經驗；適用于需要學習的系統、有時間約束、補充測試等情況；適應性強，尤其是需求變化、規約不明確情況；對測試人員和開發人員的反饋較快；能夠為測試帶來新內容，降低“殺蟲劑”效應影響[4]。探索式測試是強調個人自由與責任的測試方法，讓測試人員可以通過不斷學習來改善測試規劃和測試執行，而測試執行過程中收集到的信息也可以讓測試人員改善測試方法效果。

1.1 探索式測試與手工測試

手工測試（Manual Testing），通常會使用預先編寫好的測試用例。在測試用例中，會預先設定好測試執行環境，并指定好各種各樣的測試輸入值，同時測試用例還會定義各類輸入值情況下的預期測試輸出結果。測試將會通過比對實際結測試果與預期結果是否存在差異，來判斷功能是否實現或者是否存在缺陷。不同的測試執行人員，使用相同測試用例，很有可能將會得到一樣的測試結果，也因此很可能會導致有問題被遺漏。

Whittaker認為探索式測試是手工測試領域里目前最好的測試技術[3]。它具備了很多手工測試的特點，但是探索式測試可以完全拋開事先設定好的測試用例，測試人員可以自由地進行測試，不受任何約束地去探索軟件程序的各種功能[5]。探索式測試并不是說不寫文檔，測試結果、測試用例和測試設計等文檔，都會在測試執行的同時創建。

1.2 探索式測試與自動化測試

自動化測試通過編寫代碼來測試軟件，自動化測試的根本目的是自動地對軟件產品在各種環境和狀態下的執行進行測試，排除影響測試的人為因素，從而降低花費在測試的開銷。自動化測試可以解決手工測試中重復、機械的勞動，發現手工測試難以發現的極端情況下的問題。

但是自動化測試不能解決所有問題，自動化測試有其適用的場景，適用于軟件界面和需求變化較小，需要重復執行的測試活動，此外對于性能等需要在極端情況下進行測試，自動化測試更具有優勢。而對于目前敏捷開發模式，需求和軟件變化頻繁的開發模式則會使測試成本和時間陡增，并且對于與業務邏輯相關的缺陷，手工測試也更具優勢。

1.3 探索式測試與腳本測試

腳本測試（Scripted Testing）是一種常用的測試組織方法。應用腳本測試的測試設計人員需要事先編寫測試腳本，記錄所有的測試用例，而后測試執行人員手工或者使用自動化測試工具執行腳本，完成測試任務[6]。腳本測試按照測試需求分析、測試策劃、測試設計、測試執行和測試總結的流程進行。

相比腳本測試，探索式測試顯得更自由一些，它允許測試人員臨場發揮，鼓勵測試人員盡可能地發現程序缺陷。探索式測試與腳本測試并非對立，探索式測試可以和腳本測試很好地結合起來。使用正式的腳本可以為探索式測試提供一個明確的框架范圍，探索式測試可以提高腳本測試的有效性。

1.4 探索式測試方法的優勢與不足

探索式測試方法的優勢顯而易見。它比傳統手工測試更加的高效，也減少了隨機測試的盲目性。探索式測試可以充分發揮測試人員的能動性，將測試工作變被動為主動，探索式測試有利于發現與業務邏輯相關的缺陷。同時，探索式測試方法更適應敏捷開發模式下的需求和軟件本身的頻繁變更，同時這也讓探索式測試看起來更有技術含量從而深受測試人員的歡迎，并且比較容易推廣。

探索式測試方法的主要缺點有：探索式測試運用不當容易陷入漫無目的的陷阱變成盲目測試和隨機測試；測試文檔和測試記錄的缺乏容易導致對測試用例的重用性降低和測試過程的遺漏或重復；難以確定回歸測試的方式。

2 指揮信息系統軟件測試現狀分析

2.1 現狀測試流程

目前指揮信息系統軟測試一般采用W模型（如圖1所示），在W模型中，對軟件項目從開始到結束的各個階段都有驗證與測試環節，測試的對象不再僅僅是程序本身，而是擴展到需求、功能和設計。只要完成對應的開發活動，就可以執行相應的測試，可以盡早地發現問題。W 模型也存在一定的局限性。因為軟件開發和測試是一種線性的前后關系，需要遵從上個階段明確完成，下一個階段才能啟動的原則。這樣就無法支持迭代、自發性和變更調整，而這些恰好是目前指揮信息系統開發模型轉向敏捷模式需要解決的問題。

圖1 W模型

2.2 存在的主要問題

目前大部分的指揮信息系統軟件測試過程，都使用了W模型。該模型在規范軟件測試過程方面發揮了重要的作用，但是該模型也存在一定的問題。對目前指揮信息系統軟件測試流程中的主要問題分析如下：

( 1 ) 由于指揮信息系統龐大而且復雜，采用傳統的測試模型不容易分清楚測試重點；

( 2 ) 測試周期長，文檔要求高，難以適應敏捷模式下的需求和軟件的頻繁變更；

( 3 ) 測試前需要事先花費大量時間編寫測試用例和相關文檔，測試時間和人力成本高。而且一旦測試需求和測試內容變化，測試工作中測試用例的實際執行覆蓋率偏低，測試用例的作用不大；

( 4 ) 缺陷提交和修復的時間周期長，缺陷問題會大量堆積，不利于缺陷問題的修復和測試流程的運轉，導致最終缺陷修復率偏低。

3 探索式測試在指揮信息系統測試中應用

由于手工測試依然在指揮信息系統軟件測試中占有重要的地位，因此，如何避免在應用探索式測試方法過程中的盲目性和隨機性，提高探索式測試的覆蓋率和重用率；如何提升軟件缺陷問題的修復率；如何在實現快速測試的同時保證測試的高效率。這些都是在指揮信息系統軟件測試過程應用探索式測試方法需要研究和解決的問題。

3.1 基于簡單腳本的探索式測試的應用

正如Whittaker在其書中提出：沒有必要把探索式測試與使用腳本的測試對立起來，也沒有必要認為兩者不能共存[3]。同時使用兩種方法時可以正式腳本開始，然后再使用探索式測試法在腳本中加入各種各樣的變化。這樣，單一地測試腳本會演化出很多探索式測試用例。基于這樣的理論和指揮信息系統軟件測試的實踐，設計了將探索式測試和簡單腳本相結合的實踐方法。從而達到結合兩種方法優勢并且避免缺點的目的。

對于簡單腳本可以使用表格或思維導圖工具來描述測試的指導思想。思維導圖是英國心理學家東尼博贊在20世紀60年代發明的思維工具，是為了改進線性筆記的不足而發明的一種非線性思維工具[7]。思維導圖工具適合用來表達發散性思維，將發散性思維形象化，XMind是目前比較流行的思維導圖工具。具體實踐中可以使用XMind工具在局部探索式測試時，思考需要測試的內容并且適當記錄測試結果，可以避免測試重復和遺漏，如圖2。

使用基于場景的混合測試時，可以使用XMind工具設計場景，并適當記錄測試結果。圖3列舉了一個在指揮信息系統測試中應用。

圖2 局部探索式測試

圖3 基于場景的探索式測試

3.2 實施探索式測試的流程

針對指揮信息系統軟件測試的特點和探索式軟件測試的特點，設計了探索式測試實施的流程如圖4所示。

圖4 探索式測試實施流程

在測試開始階段先明確測試目標，決定何時測試和需求測試什么，然后進行簡單腳本設計決定如何測試，根據測試目標和簡單腳本進行測試執行，完成測試執行后進行測試分析，同時待開發人員完成缺陷修改后進行回歸測試，完成回歸測試后完成本輪測試。然后進入下一輪迭代。該測試流程有利于達成既定的測試目標，同時能夠盡可能發現問題，并適應敏捷開發的流程。同時由于有簡單的腳本設計和測試記錄，也便于測試完成后相應測試文檔的編寫，以滿足軍工軟件相關標準對文檔的要求。

4 結論

通過在指揮信息系統測試中使用探索式測試方法的實踐，在測試中引入了簡單腳本并使用思維導圖工具作為輔助，避免了探索式測試中的無目的性和盲目性，同時能夠滿足相關軍工軟件的相關管理的要求，有利于提高測試效率進而使測試人員發現更多測試問題，同時也適應了當前指揮信息系統軟件從傳統開發模式轉向敏捷模式的趨勢。

[1]柳溪.探索式測試在雷達軟件中的應用研究[J].現代雷達，2016，38(9)：86-91.

[2]林煒.兩種軟件測試方法的比較和改進[J].信息網絡安全，2012(7)：58-60.

[3]James A. Whittaker著，方敏等譯，探索式軟件測試[M].清華大學出版社，2010.

[4]柳溪，馬康，劉智.融合探索性與腳本方法的第三方軟件測試模型及其應用[J].信息化研究，2013，39(6)：43-48.

[5]王志森.探索式測試方法在網絡游戲軟件測試中的應用[D].上海：上海交通大學，2011.

[6]楊曉光.探索式測試在敏捷軟件項目安全性測試中的應用研究[D].天津：天津工業大學，2015.

[7]尚潔，李春雷.快速迭代開發模式下系統測試方法[J].指揮信息系統與技術，2017，8（3）：93-98.