測試用例自動構建和自動執行腳本的設計與實現

田傲雪

（中國電子科技集團公司第十五研究所 北京市 100083）

隨著軟件工程新觀點的提出，使得軟件測試得到業界的重視，只有測試合格的軟件才能進行實際應用。在這一背景下，為提高軟件測試效率和水平，應當加快實現自動化測試。因此，除了要對測試用例進行自動構建之外，還應設計一款具備自動執行功能的腳本，并將它們全部融入到一個測試平臺當中，實現自動運行與集中管理。

1 測試用例自動構建原則

1.1 測試用例

測試用例（Test Case）簡稱TC，是對特定軟件產品進行測試任務的描述，具體包括如下內容：測試目標、環境、腳本以及最終形成的文檔等。TC 的主要目的是將軟件測試行為轉換成便于管理的模式，可以指導測試的實施、規劃測試數據的準備、編寫測試腳本以及評估測試結果的度量基準等。

1.2 設計原則

從本質的角度上講，TC 為文檔，它是執行實體中最小的一部分，通過TC 能夠對軟件程序進行測試，進而確定出程序的某些特性是否正常。在對TC 進行設計時，應當遵循如下基本原則：

1.2.1 正確性原則

向系統當中輸入用戶的實際數據，借此來檢驗系統是否滿足使用要求，TC 中的各個測試點，應當確保能夠覆蓋使用需求的各項功能，且不得存在異常問題。

1.2.2 全面性原則

要對全部的需求功能項進行全面覆蓋，設計出來的TC 除了能夠對測試點進行測試之外，還應充分考慮用戶的使用需要，以及關聯使用情況和非正常操作等[1]。

2 測試用例自動執行腳本的設計與實現

2.1 測試方案

為簡化設計過程，在總結前人設計經驗的基礎上，提出一種全新的測試概念模型，即數據與腳本相分離，并在該模型上，對自動化的測試框架進行設計。

2.1.1 模型介紹

對于傳統的測試腳本（Testing Script）而言，作為特定測試的指令，數據與執行邏輯為集成式，二者是以捆綁的形式被嵌入到測試系統當中。在實際應用中發現，此類測試腳本存在一定的不足之處，如靈活性差、可維護性不強等。鑒于此，提出一種全新的測試概念模型，該模型由以下三個部分組成：測試驅動器（TD）、測試用例（TC）以及測試計劃（TP）。其中TP 與實際的TS 相對應，TC 與實際的TC 相對應，TP 則與實際的TC 集相對應[2]。本文所提出模型的對應關系如圖1 所示。

從圖1 當中可以清楚的看出，一個TD 能夠被多個TC 復用，一個TC 則能被多個TP 所擁有，一個TP 能包含多個TC。

2.1.2 測試框架

以本文提出的全新測試模型為依托，對相應的框架方案進行設計，該測試框架的總體結構如圖2 所示。

圖1：測試模型的對應關系示意圖

圖2：測試框架的總體結構示意圖

在整個測試框架當中，腳本執行工具是核心部分，是測試流程的控制樞紐。其中的TC 和TP 為含相關確定參數的JSON 文件，其能夠對腳本執行工具進行驅動，從而對具體的測試任務進行執行。在這一過程當中，腳本會按照驅動參數完成加載，并對與之相應的驅動器腳本進行調用，經過測試得到具體結果。當TP 為腳本執行工具所要執行的任務類型時，可以自動生成測試報告，并以通知的方式對測試結果進行發送。

2.1.3 測試流程

依托上文設計的測試框架，并與Web 管理腳本的實際需求進行有機結合，構建測試流程，具體如下：

（1）對項目的實際測試需求進行確定，這是自動化測試流程構建的前提和基礎，當需求確定后，便可對驅動器腳本進行設計開發；

（2）當完成驅動器腳本后，可將腳本數據及驅動參數添加到腳本管理系統當中，在具體添加的過程中，系統會按照輸入的數據及參數，自動生成腳本；

（3）可在系統中對TD 進行選擇，并對驅動參數進行配置，添加TC 數據，在這一過程中，系統會自動生成描述TC 的JSON文件；

（4）以實際的測試類或任務為依據，將多個TC 組織起來，為其配置定時器參數，添加至TP 中，此時系統會自動生成描述TP的JSON 文件；

（5）在腳本管理系統中，可執行TC、TP，并對每日的計劃任務進行構建。計劃執行的過程中，系統會對腳本執行工具進行調用，按照所得的測試結果生成測試報告，如有必要可以通過郵件的形式，對所得的測試結果進行發送。

2.2 測試平臺設計

本文所提出的測試平臺由以下幾個部分組成：測試數據、腳本執行工具以及腳本管理系統。其中測試數據包括TD、TC、TP 和最終得到的測試結果（僅存于數據庫當中）；腳本執行工具的主要作用是執行測試任務；腳本管理系統則是在Web 端提供相關的管理功能，系統以Python 庫的方式，對腳本執行工具進行調用，進而對測試任務進行執行，并獲得最終的測試結果[5]。

2.2.1 技術架構

本次設計開發的測試平臺采用的是當前較為流行的B/S 架構體系，瀏覽器端與服務器端的數據通信借助Http 接口來實現。其中服務器端包括以下幾個層次：

（1）控制層。在測試平臺中，控制層主要負責的是后臺接口程序的執行，通過解析瀏覽器端的統一資源定位符（URL），調用業務邏輯處理，并將所得的數據經渲染后返回。

（2）表現層。該層在測試平臺中主要負責的是將處理后的數據，經渲染之后返回給瀏覽器。

（3）邏輯層。該層主要負責業務處理，平臺自動執行腳本時，邏輯層能夠按照實際需要，對腳本執行工具進行調用，并獲得相應的測試結果。同時，該層還能對數據庫進行讀寫操作。

（4）操作層。該層主要負責對測試數據進行讀寫操作，包括兩部分數據，一部分是測試文件，另一部分是常規數據庫。

測試平臺采用分層架構體系，每個層次均有自己的職責，由此使得設計中的程序代碼耦合度大幅度降低。

2.2.2 數據庫

測試平臺的數據源為MySQL，這是一款關系型數據庫管理系統，其突出的特點是數據存取速度快、靈活性高、開放源碼、無需維護、安全可靠等，適合本次開發的系統。該數據庫采用的引擎是InnoDB，這款引擎不僅具有超高的并發處理能力，而且還有較強的數據恢復能力，數據表通過外鍵進行約束，數據的可靠性更高，完整性更好。

2.3 腳本執行工具

本次開發的測試平臺中，TC 與TP 全部都是由腳本執行工具執行驅動器腳本來完成，由此可見，該工具是整個平臺最為重要的組成部分之一，具體包括如下功能：執行TC、TP，根據所得的結果生成報告等。該工具的設計過程如下：

2.3.1 工具安裝

在測試平臺中，該工具能夠被以下兩種方式調用，一種是Python 庫，另一種是終端命令。前者為在程序中對腳本執行工具進行調用，需要Python 庫提供兩個接口，其中一個負責執行PC，另一個負責執行TP，并在請求接口后，返回測試結果對象，在該對象當中封裝了如下信息：用例集、測試所得的結果、生成的報告以及執行日志等等。因測試平臺的開發人員需要在本地環境對腳本執行工具進行調用，所以該工具應當具備終端命令方式執行測試任務的功能，從而給腳本數據的調試與維護提供便利。為簡化工具的安裝過程，可以借助Setuptools 工具，對Python 的源程序進行打包處理，利用同一個數據包在系統中完成版本的切換。

2.3.2 接口設計

在對腳本執行工具的接口進行設計的過程中，可以結合上文中提出的自動化測試方案，接口包括測試工具主程序、TC 對象、TD對象、測試套件對象、加載器、執行器以及測試通知方法等。

2.4 腳本管理系統

測試平臺的腳本管理系統包括以下幾個功能模塊：TD 管理模塊、TC 管理模塊、TP 管理模塊以及面板模塊等。

2.4.1 TD 管理模塊

該模塊具備如下功能：查看、添加、修改以及刪除等，可以功能設計方案為依托，對該模塊的表結構進行設計，據此設計接口。該模塊的控制層方法類為Driver Controller（DC），邏輯層方法類為Driver Service（DS），操作層方法類為Driver Table（DT）。其中DS 通過對DT 進行調用，來完成數據庫的讀寫操作，而Web.Py內置的application 對象能夠對系統的用戶交互進行控制，并在解析管理請求的基礎上，對DS 進行調用，經模板渲染后返回給用戶。

2.4.2 TC 管理模塊

該模塊分為兩個部分，一部分是TC 管理，另一部分是執行結果管理，前者的基本功能包括查看、添加、修改、刪除、即時執行以及停止執行；后者的主要功能為查看測試結果，該結果中包含如下信息：運行狀態、結果概況、時間以及日志等。

2.4.3 TP 管理模塊

該模塊與TC 管理模塊相類似，也是由兩個部分組成，分別為TP 管理和執行結果管理，其中TP 管理比TC 管理多出一個定時執行功能，而執行結果管理主要是以郵件的形式發送通知。

2.4.4 面板模塊

該模塊能夠對整個平臺的狀況進行顯示和管理，具備如下功能：統計、配置以及掃描等。可對測試數據及結果進行統計，由此可以如實反映出測試的覆蓋程度，并且能夠對測試工具進行配置。

2.5 實現過程

在本次設計中，需要實現的內容包括腳本執行工具以及腳本管理系統，具體的實現過程如下：

2.5.1 腳本執行工具的實現

相對配置文件進行初始化，具體包括TD 及報告模板的存放路徑、郵件服務器地址、賬號、密碼等；當初始化完畢后，應對用戶請求進行解析，以此來判斷用戶是執行TC 還是執行TP，按照解析所得的結構，對加載器進行調用，完成測試目標的加載。如果是Python 庫方式的請求，可借助測試工具直接實現，無需進行程序判斷，若是調用接口，則為執行TC；由測試加載器按測試目標對TC進行初始，封裝成套件后返回，再由執行器根據自動化單元測試框架，依據預先設定好的次序，執行TC。在執行一個TD 下的TC 時，先執行固件構建方法，隨后進行遍歷，如果出現異常，那么執行失敗，無異常則執行成功；當TC執行完成后，執行器會自動生成測試結果，經統計后返回，最終生成測試報告，以郵件的形式進行發送。

2.5.2 腳本管理系統的實現

在測試平臺的開發中，腳本管理系統采用的是Web.Py 框架（后臺），而前臺為混合結構。可以在系統的功能模塊中添加TD，先校驗TD 名稱的唯一性，如果存在，那么無法進行添加，若尚未存在，則可進行添加，此時可在TD 路徑下，對腳本文件進行添加，主要包括固件建立/銷毀的腳本文件、主程序測試的腳本文件以及JSON 文件等。當需要對TD 進行刪除時，可直接點擊界面上的刪除按鍵，完成刪除。TC 的實現與TD 基本相同在此不進行累述。

3 結論

綜上所述，軟件測試是一項較為復雜且系統的工作，為使當前軟件測試工程中存在的問題得到有效解決，自動化測試隨之成為主流發展趨勢。在這一背景下，本文設計開發了一款自動化、通用化的測試平臺，該平臺能夠對測試用例進行自動構建，還能對測試腳本進行自動執行，由此進一步提升了軟件測試效率，一些問題也隨之迎刃而解。在未來一段時期，應當加大相關方面的研究力度，對測試平臺的功能進行逐步完善，從而使其更好地為軟件工程服務。