黑盒測試的7種測試方法

黑盒測試也稱(chēng)功能測試，它是通過(guò)測試來(lái)檢測每個(gè)功能是否都能正常使用。在測試中，把程序看作一個(gè)不能打開(kāi)的黑盒子，在完全不考慮程序內部結構和內部特性的情況下，在程序接口進(jìn)行測試，它只檢查程序功能是否按照需求規格說(shuō)明書(shū)的規定正常使用，程序是否能適當地接收輸入數據而產(chǎn)生正確的輸出信息。黑盒測試著(zhù)眼于程序外部結構，不考慮內部邏輯結構，主要針對軟件界面和軟件功能進(jìn)行測試。

黑盒測試是以用戶(hù)的角度，從輸入數據與輸出數據的對應關(guān)系出發(fā)進(jìn)行測試的。很明顯，如果外部特性本身設計有問(wèn)題或規格說(shuō)明的規定有誤，用黑盒測試方法是發(fā)現不了的。

黑盒測試有7種測試方法分別是等價(jià)類(lèi)劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法、因果圖法、判定表驅動(dòng)法、功能圖法、正交實(shí)驗法。下面將一一介紹。

等價(jià)類(lèi)劃分法

等價(jià)類(lèi)劃分是把所有可能的輸入數據，即程序的輸入域劃分成若干部分(子集)，然后從每一個(gè)子集中選取少數具有代表性的數據作為測試用例。該方法是一種重要的，常用的黑盒測試用例設計方法。

1、劃分等價(jià)類(lèi)：

等價(jià)類(lèi)是指某個(gè)輸入域的子集合。在該子集合中，各個(gè)輸入數據對于揭露程序中的錯誤都是等效的。并合理地假定：測試某等價(jià)類(lèi)的代表值就等于對這一類(lèi)其它值的測試。因此，可以把全部輸入數據合理劃分為若干等價(jià)類(lèi)，在每一個(gè)等價(jià)類(lèi)中取一個(gè)數據作為測試的輸入條件，就可以用少量代表性的測試數據。取得較好的測試結果。等價(jià)類(lèi)劃分可有兩種不同的情況：有效等價(jià)類(lèi)和無(wú)效等價(jià)類(lèi)。

有效等價(jià)類(lèi)：是指對于程序的規格說(shuō)明來(lái)說(shuō)是合理的，有意義的輸入數據構成的集合。利用有效等價(jià)類(lèi)可檢驗程序是否實(shí)現了規格說(shuō)明中所規定的功能和性能。

無(wú)效等價(jià)類(lèi)：與有效等價(jià)類(lèi)的定義恰巧相反。設計測試用例時(shí)，要同時(shí)考慮這兩種等價(jià)類(lèi)。因為，軟件不僅要能接收合理的數據，也要能經(jīng)受意外的考驗。這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性。

2、劃分等價(jià)類(lèi)的方法：

下面給出六條確定等價(jià)類(lèi)的原則。

①在輸入條件規定了取值范圍或值的個(gè)數的情況下，則可以確立一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和兩個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)。

②在輸入條件規定了輸入值的集合或者規定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)。

③在輸入條件是一個(gè)布爾量的情況下，可確定一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)。

④在規定了輸入數據的一組值(假定n個(gè))，并且程序要對每一個(gè)輸入值分別處理的情況下，可確立n個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)。

⑤在規定了輸入數據必須遵守的規則的情況下，可確立一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)(符合規則)和若干個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)(從不同角度違反規則)。

⑥在確知已劃分的等價(jià)類(lèi)中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應再將該等價(jià)類(lèi)進(jìn)一步的劃分為更小的等價(jià)類(lèi)。

3、設計測試用例：

在確立了等價(jià)類(lèi)后，可建立等價(jià)類(lèi)表，列出所有劃分出的等價(jià)類(lèi)：輸入條件 有效等價(jià)類(lèi) 無(wú)效等價(jià)類(lèi)

4、設計原則：

然后從劃分出的等價(jià)類(lèi)中按以下三個(gè)原則設計測試用例：

①為每一個(gè)等價(jià)類(lèi)規定一個(gè)唯一的編號。

②設計一個(gè)新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價(jià)類(lèi)，重復這一步。直到所有的有效等價(jià)類(lèi)都被覆蓋為止。

③設計一個(gè)新的測試用例，使其僅覆蓋一個(gè)尚未被覆蓋的無(wú)效等價(jià)類(lèi)，重復這一步，直到所有的無(wú)效等價(jià)類(lèi)都被覆蓋為止。

邊界值分析法

邊界值分析方法是對等價(jià)類(lèi)劃分方法的補充。

(1)邊界值分析方法的考慮：

長(cháng)期的測試工作經(jīng)驗告訴我們，大量的錯誤是發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發(fā)生在輸入輸出范圍的內部。因此針對各種邊界情況設計測試用例，可以查出更多的錯誤。使用邊界值分析方法設計測試用例，首先應確定邊界情況。通常輸入和輸出等價(jià)類(lèi)的邊界，就是應著(zhù)重測試的邊界情況。應當選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測試數據，而不是選取等價(jià)類(lèi)中的典型值或任意值作為測試數據。

(2)基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則：

1、如果輸入條件規定了值的范圍，則應取剛達到這個(gè)范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個(gè)范圍邊界的值作為測試輸入數據。

2、如果輸入條件規定了值的個(gè)數，則用最大個(gè)數，最小個(gè)數，比最小個(gè)數少一，比最大個(gè)數多一的數作為測試數據。

3、根據規格說(shuō)明的每個(gè)輸出條件，使用前面的原則1。

4、根據規格說(shuō)明的每個(gè)輸出條件，應用前面的原則2。

5、如果程序的規格說(shuō)明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應選取集合的第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素作為測試用例。

6、如果程序中使用了一個(gè)內部數據結構，則應當選擇這個(gè)內部數據結構的邊界上的值作為測試用例。

7、分析規格說(shuō)明，找出其它可能的邊界條件。

錯誤推測法

基于經(jīng)驗和直覺(jué)推測程序中所有可能存在的各種錯誤，從而有針對性的設計測試用例的方法。

錯誤推測方法的基本思想： 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，根據他們選擇測試用例。例如，在單元測試時(shí)曾列出的許多在模塊中常見(jiàn)的錯誤。以前產(chǎn)品測試中曾經(jīng)發(fā)現的錯誤等，這些就是經(jīng)驗的總結。還有，輸入數據和輸出數據為0的情況。輸入表格為空格或輸入表格只有一行。這些都是容易發(fā)生錯誤的情況?？蛇x擇這些情況下的例子作為測試用例。

因果圖法

前面介紹的等價(jià)類(lèi)劃分方法和邊界值分析方法，都是著(zhù)重考慮輸入條件，但未考慮輸入條件之間的聯(lián)系， 相互組合等。 考慮輸入條件之間的相互組合，可能會(huì )產(chǎn)生一些新的情況。但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情，即使把所有輸入條件劃分成等價(jià)類(lèi)，他們之間的組合情況也相當多。因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合，相應產(chǎn)生多個(gè)動(dòng)作的形式來(lái)考慮設計測試用例。這就需要利用因果圖(邏輯模型)。

因果圖方法最終生成的就是判定表。它適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況。

利用因果圖生成測試用例的基本步驟：

(1)分析軟件規格說(shuō)明描述中，那些是原因(即輸入條件或輸入條件的等價(jià)類(lèi))，那些是結果(即輸出條件)，并給每個(gè)原因和結果賦予一個(gè)標識符。

(2)分析軟件規格說(shuō)明描述中的語(yǔ)義。找出原因與結果之間， 原因與原因之間對應的關(guān)系。 根據這些關(guān)系，畫(huà)出因果圖。

(3)由于語(yǔ)法或環(huán)境限制，有些原因與原因之間，原因與結果之間的組合情況不可能出現。為表明這些特殊情況，在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。

(4)把因果圖轉換為判定表。

(5)把判定表的每一列拿出來(lái)作為依據，設計測試用例。從因果圖生成的測試用例(局部，組合關(guān)系下的)包括了所有輸入數據的取TRUE與取FALSE的情況，構成的測試用例數目達到最少，且測試用例數目隨輸入數據數目的增加而線(xiàn)性地增加。

判斷表驅動(dòng)法

1、條件樁：列出問(wèn)題所有條件。通常認為列出的條件的次序不重要。

2、動(dòng)作樁：列出問(wèn)題規定可能采取的操作。這些操作的排列順序沒(méi)有約束。

3、條件項：列出針對它所列條件的取值，在所有可能的情況下的真假值。

4、動(dòng)作項：列出針對它所列條件的取值，在所有可能情況下的真假值。

5、規則：任何一個(gè)條件組合的特定取值及其相應要執行的操作。在判定表中貫穿條件項和動(dòng)作項的一列就是一條規則。顯然，判定表中列出多少組條件取值，也就有多少條規則，條件項和動(dòng)作項就有多少列。

判斷表建立依據和步驟：

1、確定規則的個(gè)數。假如有N個(gè)條件，每個(gè)條件有兩個(gè)取值(0、1)，故2N種規則。

2、列出所有的條件樁和動(dòng)作樁。

3、填入條件項。

4、填入動(dòng)作項。制定初始判定表。

5、簡(jiǎn)化。合并相似規則或者相同動(dòng)作。

適合使用規定判定表設計用例的條件：

1、規則說(shuō)明以判定表的形式給出，或很容易轉換成判定表。

2、條件的排序順序不影響執行那些操作。

3、規則的排列順序不影響執行那些操作。

4、當某一規則的條件已經(jīng)滿(mǎn)足，并確定要執行的操作后，不必檢驗別的規則。

5、如果某一規則要執行多個(gè)操作，這些操作的執行順序無(wú)關(guān)緊要。

功能圖法

用功能圖形象地表示程序的功能說(shuō)明，機械的生成功能圖的用例。功能圖是一個(gè)黑盒、白盒混合用例設計方法。

功能圖由狀態(tài)遷移圖和邏輯功能模型構成：

1、狀態(tài)遷移圖用于表示輸入數據序列及其相應的輸入數據。在狀態(tài)遷移圖中，有輸入數據和當前狀態(tài)決定輸出數據和后續狀態(tài)。

2、邏輯功能模型用于表示在狀態(tài)中輸入條件和輸出條件之間的對應關(guān)系。邏輯功能模型只適合于描述靜態(tài)說(shuō)明，輸出數據僅由輸入數據決定。測試用例則由測試中經(jīng)過(guò)的一系列狀態(tài)和每個(gè)狀態(tài)中必須依靠輸入/輸出數據滿(mǎn)足的一對條件組成。

功能圖方法中要用到邏輯覆蓋和路徑測試的概念和方法。要求設計人員對程序邏輯結構有清楚的了解。

生成用例：

1、生成局部測試用例：在每個(gè)狀態(tài)中，從因果圖生成局部測試用例。局部測試庫有原因值(輸入數據)組合與對應的結果值(輸出數據或狀態(tài))構成。

2、測試路徑生成：利用上面的規則生成從初始化狀態(tài)到最后狀態(tài)的測試路徑。

3、測試用例合成：合成測試路徑與功能圖中每個(gè)狀態(tài)的局部測試用例。結果是視狀態(tài)到最后狀態(tài)的一個(gè)狀態(tài)序列，以及每個(gè)狀態(tài)中輸入數據與對應輸出數據組合。

4、測試用例的合成算法：采用條件構造樹(shù)。

正交試驗法

從大量的實(shí)驗數據中挑選適量的、有代表性的點(diǎn)，合理安排測試的設計方法。

1、提取功能說(shuō)明，構造因子--狀態(tài)表把影響實(shí)驗指標的條件稱(chēng)為因子，而影響實(shí)驗因子的條件叫因子的狀態(tài)。利用正交實(shí)驗設計方法來(lái)設計測試用例時(shí)，首先要根據被測試軟件的規格說(shuō)明書(shū)找出影響其功能實(shí)現的操作對象和外部因素，把他們當作因子;而把各個(gè)因子的取值當作狀態(tài)。對軟件需求規格說(shuō)明中的功能要求進(jìn)行劃分，把整體的、概要性的功能要求進(jìn)行層層分解與展開(kāi)，分解成具體的有相對獨立性的、基本的功能要求。這樣就可以把被測試軟件中所有的因子都確定下來(lái)，并為確定每個(gè)因子的權值提供參考的依據。確定因子與狀態(tài)是設計測試用例的關(guān)鍵。因此要求盡可能全面的、正確的確定取值，以確保測試用例的設計作到完整與有效。

2、加權篩選，生成因素分析表對因子與狀態(tài)的選擇可按其重要程度分別加權?？筛鶕鱾€(gè)因子及狀態(tài)的作用大小、出現頻率的大小以及測試的需要，確定權值的大小。

3、利用正交表構造測試數據集利用正交實(shí)驗設計方法設計測試用例，比使用等價(jià)類(lèi)劃分、邊界值分析、因果圖等方法有以下優(yōu)點(diǎn)：節省測試工作工時(shí);可控制生成的測試用例數量;測試用例具有一定的覆蓋率。

測試方法的綜合策略：

1、首先進(jìn)行等價(jià)劃分，包括輸入、輸出條件的等價(jià)劃分，將無(wú)限測試變成有限測試。

2、使用邊界值分析法。

3、使用錯誤推測發(fā)，追加一些用例。

4、對照程序邏輯，檢查用例設計的邏輯覆蓋，力求達到覆蓋標準。

5、程序功能說(shuō)明中有輸入條件組合，就可選用因果圖和判定表驅動(dòng)法。

6、對于參數配置類(lèi)軟件，用正交試驗法選擇較少組合到達最佳效果。

7、功能圖是用例設計的好方法，通過(guò)不同時(shí)期條件的有效性設計不同的測試數據。對應業(yè)務(wù)流程清晰的系統，用場(chǎng)景法貫穿測試過(guò)程，在案例中綜合使用各種測試方法。