自動測試過程控制實(shí)現(xiàn)方式分析

徐建華，張 瑞，張 弛

（卡斯柯信號有限公司，北京 100070）

為確保行車安全，鐵路信號控制系統(tǒng)在現(xiàn)場開通運(yùn)行之前都會依據(jù)技術(shù)規(guī)范、需求等制定測試場景，測試用例執(zhí)行測試。信號產(chǎn)品的測試工作量大，需要投入的人力多，耗時高，測試過程中又常有一些重復(fù)性的測試操作，而且人工測試又可能出現(xiàn)疏忽，導(dǎo)致漏測、錯測等問題，為提高測試效率，保障測試質(zhì)量，開發(fā)對應(yīng)的自動化測試軟件，實(shí)現(xiàn)對鐵路信號產(chǎn)品或項目數(shù)據(jù)的自動測試是鐵路信號產(chǎn)品的一項重要工作。對于鐵路信號項目大量的數(shù)據(jù)與大量測試用例，使用自動測試軟件替代人工進(jìn)行測試，自動測試軟件如何控制整個過程，完成自動測試，簡要分析如下。

1 自動控制分類

自動測試軟件也屬于自動控制系統(tǒng)，只是更側(cè)重于軟件。在自動控制原理中有兩個基礎(chǔ)概念，即開環(huán)控制與閉環(huán)控制（閉環(huán)控制也稱為反饋控制），對應(yīng)兩類不同的控制方式。

開環(huán)控制：無反饋信息的系統(tǒng)控制方式。

閉環(huán)控制：有反饋信息的系統(tǒng)控制方式。作為被控的輸出量以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系，如圖1模型所示。

圖1 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)Fig.1 Closed-loop control structure

自動控制原理的這兩個概念同樣適用于軟件自動測試，下文結(jié)合開環(huán)控制與閉環(huán)控制的概念，舉例討論自動測試軟件的兩種實(shí)現(xiàn)方式：通過時間軸控制與通過狀態(tài)機(jī)控制的自動測試過程。

2 時間軸控制的自動測試過程

時間軸控制的自動測試過程，是按照事先指定的一系列的時刻自動地給被測軟件輸入不同的數(shù)據(jù)或操作，從而達(dá)到代替人工觸發(fā)輸入的測試過程。

一個常見的測試用例如圖2所示。

圖2 測試用例模板Fig.2 Test case template table

對于時間軸控制的自動測試軟件，會在Time1時刻自動完成操作1或輸入數(shù)據(jù)1給被測軟件，在Time2時刻自動完成操作2或輸入數(shù)據(jù)2給被測軟件。在測試中，經(jīng)常用到這種實(shí)現(xiàn)方式的自動測試軟件。在確保指定時刻可成功輸入數(shù)據(jù)與操作給被測軟件的情況下，可通過日志或回放方式，確認(rèn)數(shù)據(jù)與操作是否成功輸入給被測軟件的情況下，這是一種常見且有效可行的測試方式。

例如，在列控中心測試的過程中，有這樣的測試用例：排列接發(fā)車進(jìn)路、下發(fā)限速，然后檢查列控中心發(fā)給LEU的報文是否正確。按照上述內(nèi)容整理成測試用例，如圖3所示。

圖3 測試用例示例Fig.3 An example of test case

對于自動測試來說，需要讓自動測試軟件知道在哪個時刻發(fā)送出數(shù)據(jù)或操作，可以制作包含時間的輸入文件提供給自動測試軟件，例如可寫成如圖4所示的形式。

圖4 自動測試輸入示例Fig.4 An example of automatic test input

按照上述輸入文件，則在時間刻度為150，進(jìn)路號為1的進(jìn)路自動輸入給被測對象列控中心，時間刻度為350，臨時限速命令自動輸入給被測對象列控中心，從而代替測試人員手動在模擬CBI上點(diǎn)擊進(jìn)路，在模擬TSRS上觸發(fā)限速命令。當(dāng)需要執(zhí)行多個測試用例時，則自動測試軟件只需要獲得多個類似的輸入并順序執(zhí)行即可。

但是，這種實(shí)現(xiàn)方式也有其不足之處：1）需要在自動測試前通過計算或者依賴經(jīng)驗預(yù)估各輸入數(shù)據(jù)與操作的觸發(fā)時刻，但是預(yù)估的觸發(fā)時刻可能不合理、不正確，尤其當(dāng)操作稍復(fù)雜時，可能不易預(yù)估計算。而且，如果依賴人工在輸入文件中填寫輸入量的時間值，這本身就是一個很大的工作量。例如，在TCC項目數(shù)據(jù)測試中有大量重復(fù)性的辦理進(jìn)路與下發(fā)限速，如果人工制作這樣的輸入文件，將是巨大的工作量，而且過多過大的輸入文件也不易維護(hù)。2）自動測試過程中未確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)或操作是否成功輸入給被測試軟件。如果輸入操作和數(shù)據(jù)給被測對象的過程失敗，則后續(xù)將預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對比就沒有意義。例如，上例自動測試過程中沒有考慮進(jìn)路號與臨時限速命令是否收到成功輸入給列控中心，如果自動測試軟件沒有確認(rèn)是否成功的將進(jìn)路號與臨時限速輸入給列控中心，則將預(yù)期報文與實(shí)際報文進(jìn)行自動對比的結(jié)果就不可信。

3 狀態(tài)機(jī)控制的自動測試過程

為避免上述實(shí)現(xiàn)方式的問題，可考慮一種基于狀態(tài)機(jī)的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)方式。下文還以上述測試用例為例來說明該實(shí)現(xiàn)方式。該測試用例的閉環(huán)控制的自動測試過程如圖5所示。

圖5 閉環(huán)控制的自動測試過程Fig.5 Closed-loop controlled automatic test process

與上述時間軸控制的方式相比較，狀態(tài)機(jī)控制的自動測試過程增加了反饋環(huán)節(jié)，可以根據(jù)反饋情況影響輸入，軟件可以動態(tài)的確定后續(xù)測試步驟是否執(zhí)行、執(zhí)行時刻等。也就是說，可以根據(jù)測試用例的執(zhí)行狀態(tài)，動態(tài)的決定后續(xù)的執(zhí)行步驟。可以將測試用例的測試過程分為n個狀態(tài)，狀態(tài)個數(shù)與測試步驟數(shù)不一定是一一對應(yīng)的關(guān)系，如圖6所示。

狀態(tài)機(jī)是一種常見的軟件設(shè)計模式，對于該測試用例，可以繪制自動測試過程的狀態(tài)，如圖7所示。

圖7 狀態(tài)轉(zhuǎn)換Fig.7 State transition diagram

這種方式不需要在輸入文件中確定輸入數(shù)據(jù)的時刻，而是根據(jù)測試用例的執(zhí)行狀態(tài)以及被測對象的反饋情況動態(tài)觸發(fā)執(zhí)行各步驟；而且當(dāng)某個測試步驟執(zhí)行不成功，且后續(xù)步驟沒必要執(zhí)行時，可根據(jù)測試狀態(tài)跳過后續(xù)測試步驟轉(zhuǎn)至結(jié)束。

上述兩種自動測試過程控制方式各有其優(yōu)點(diǎn)，對于狀態(tài)機(jī)控制的自動測試過程，適用于測試步驟比較復(fù)雜或交互實(shí)時性要求較高的測試用例等，且可適用于測試大量重復(fù)性的數(shù)據(jù)與操作；對于時間軸控制的方式，使用人員可以通過在輸入文件中編輯時間、數(shù)據(jù)、關(guān)鍵字等組合成各不同的測試步驟，具備可靈活的生成測試用例等優(yōu)點(diǎn)。兩種方式在自動測試軟件開發(fā)中均有應(yīng)用。

4 總結(jié)

自動測試過程控制方式是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動化測試過程中需解決的眾多問題中的重要技術(shù)問題之一，本文舉例闡述了兩種常見的自動測試過程控制方式，對于實(shí)現(xiàn)鐵路信號產(chǎn)品的自動測試有重要的借鑒意義。上述兩種自動測試過程控制方式在鐵路列控產(chǎn)品測試中均有成功應(yīng)用，為保障鐵路安全運(yùn)行起了重要作用。