[黑盒測試基本方法]狀態(tài)遷移法

1、狀態(tài)遷移法一、概念1什么是狀態(tài)遷移法在定義狀態(tài)遷移法之前，先介紹一下程序的功能說明。一個程序的功能說明通常由動態(tài)說明和靜態(tài)說明組成。動態(tài)說明描述了輸入數(shù)據(jù)的次序或轉(zhuǎn)移的次序。靜態(tài)說明描述了輸入條件與輸出條件之間的對應(yīng)關(guān)系。對于較復(fù)雜的程序，由于存在大量的組合情況，因此，僅用靜態(tài)說明組成的規(guī)格說明對于測試來說往往是不夠的，必須用動態(tài)說明來補充功能說明。功能圖方法是用功能圖形式化地表示程序的功能說明，并機械地生成功能圖的測試用例。功能圖模型由狀態(tài)遷移圖和邏輯功能模型構(gòu)成：(1) 狀態(tài)遷移圖用于表示輸入數(shù)據(jù)序列以及相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。用狀態(tài)和遷移來描述一個狀態(tài)指出數(shù)據(jù)輸入的位置（或時間），而遷移則指明狀

2、態(tài)的改變，同時要依靠判定表或因果圖表示的邏輯功能。在狀態(tài)遷移圖中，由輸入數(shù)據(jù)和當前狀態(tài)決定輸出數(shù)據(jù)和后續(xù)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(yīng)關(guān)系。邏輯功能模型只適合于描述靜態(tài)說明，輸出數(shù)據(jù)僅由輸入數(shù)據(jù)決定。(3) 測試用例則是由測試中經(jīng)過的一系列狀態(tài)和在每個狀態(tài)中必須依靠輸入/輸出數(shù)據(jù)滿足的一對條件組成。如何從狀態(tài)遷移圖中選取用例？我們采用節(jié)點代替狀態(tài)，弧線代替遷移，那么狀態(tài)遷移圖就轉(zhuǎn)換成為一個程序的控制流程圖，問題也就隨之轉(zhuǎn)換為路徑測試的問題了。所以，功能圖方法其實是是一種黑盒/白盒混合使用的用例設(shè)計方法。比如在功能圖方法中，用到的邏輯覆蓋與路徑測試的概念和

3、方法，就是屬于白盒測試方法中的內(nèi)容。（邏輯覆蓋是以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的測試用例設(shè)計方法，該方法要求測試人員對程序的邏輯結(jié)構(gòu)有清楚的了解。由于覆蓋測試的目標不同，邏輯覆蓋可分為：語句覆蓋，判定覆蓋，判定-條件覆蓋，條件組合覆蓋及路徑覆蓋。）注意：測試人員應(yīng)當注意區(qū)分黑盒測試中系統(tǒng)功能或者系統(tǒng)水平上的邏輯覆推薦精選蓋與路徑，和白盒測試中所指的程序內(nèi)部的邏輯覆蓋的區(qū)別。狀態(tài)遷移法的目標是設(shè)計足夠的用例達到對系統(tǒng)狀態(tài)的覆蓋、狀態(tài)條件組合的覆蓋以及狀態(tài)遷移路徑的覆蓋。測試用例的生成規(guī)則：為了把狀態(tài)遷移（測試路徑）的測試用例與邏輯模型（局部測試用例）的測試用例組合起來，從功能圖生成實用的測試用例，須

4、在一個結(jié)構(gòu)化的狀態(tài)遷移（SST）中，定義三種形式的循環(huán)順序、選擇和重復(fù)。然后按照以下四個過程從功能圖中生成測試用例。1. 生成局部測試用例。在每個狀態(tài)中，從因果圖生成局部測試用例。局部測試用例由原因值（輸入數(shù)據(jù)）組合與對應(yīng)的結(jié)果值（輸出數(shù)據(jù)或狀態(tài)）構(gòu)成。2. 測試路徑生成。利用上面的規(guī)則（順序、選擇、重復(fù)）生成從初始狀態(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狀態(tài)中的局部測試用例，結(jié)果是初始狀態(tài)到最后狀態(tài)的一個狀態(tài)序列，以及每個狀態(tài)中輸入數(shù)據(jù)與對應(yīng)輸出數(shù)據(jù)的組合。4. 測試用例的合成算法。采用條件構(gòu)造樹。二、操作步驟及實例分析借鑒實例（？）手機中MP3的播放功能。在

5、手機中使用MP3，R鍵功能為倒退，P鍵功能為播放，F(xiàn)鍵功能為快進，RC鍵功能為錄音，S鍵功能為暫停；其中沒有選擇MP3曲目時不能按任何鍵，并且當MP3曲目在起點時不能按R鍵，當MP3曲目在末端時不能按P、F鍵；MP3只有在暫停狀態(tài)下才可以錄音。本工程方法具體的實施步驟如下：步驟1：繪制狀態(tài)遷移圖推薦精選圖：手機中MP3的播放功能狀態(tài)遷移圖步驟2：定義狀態(tài)條件表當前狀態(tài)事件下一狀態(tài)輸出中途停止P播放F前進R后退RC錄音播放F前進R后退S中途停止前進P播放R后退S中途停止自動終點停止后退P播放F前進S中途停止自動終點停止錄音S停止起點停止P播放F前進RC錄音終點停止R后退步驟3：根據(jù)狀態(tài)遷移圖推到

6、測試路徑推薦精選- a 從初始狀態(tài)節(jié)點（可以有多個）出發(fā)，依據(jù)廣度優(yōu)先原則遍歷狀態(tài)遷移圖，遍歷到結(jié)束狀態(tài)節(jié)點或已經(jīng)遍歷過的節(jié)點為一次遍歷結(jié)束，得到一條測試路徑。- b 選取需要測試的路徑，達到規(guī)定的路徑覆蓋率。這里每條路經(jīng)對應(yīng)一個或幾個測試用例規(guī)格。其中“覆蓋路徑”指該用例覆蓋的路徑的分支序列；“覆蓋狀態(tài)條件組合”指該分支序列上各狀態(tài)點和條件的組合。用例編號測試用例覆蓋路徑覆蓋的狀態(tài)條件組合為了更好地進行遍歷，可以借助于狀態(tài)轉(zhuǎn)換樹，使用狀態(tài)轉(zhuǎn)換樹首先要確定一個根節(jié)點，比如狀態(tài)遷移圖中的“起點停止”狀態(tài)，然后從該狀態(tài)往后延伸，有三個方向，可以分別轉(zhuǎn)換到播放狀態(tài)、快進狀態(tài)，錄音狀態(tài)。然后再分別從這

7、三個狀態(tài)往后延伸，直到所有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換都包含到該狀態(tài)轉(zhuǎn)換樹中。從根節(jié)點到最后的葉子節(jié)點就是需要測試的路徑。圖：手機中MP3的播放功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換樹推薦精選步驟4：選取測試數(shù)據(jù)，構(gòu)造測試用例對選定的每條需要測試的路徑，結(jié)合等價類、邊界值分析，確定每個狀態(tài)節(jié)點的輸入，沿著該路經(jīng)通過表格將各種測試數(shù)據(jù)的輸入輸出對應(yīng)起來，這樣就完成了測試用例的設(shè)計。如果有足夠的時間，就應(yīng)該測試軟件的每一個分支不僅是連接兩個狀態(tài)的每一條線，而是每一種線路組合。但是覆蓋所有分支是不可能的，正如對數(shù)據(jù)等價分配一樣，大量的可能性也需要減少可操作的測試用例數(shù)目。我們可以通過以下5種方法減少測試用例：1. 每種狀態(tài)至少訪問一次。無論用

8、什么方法，必須測試每一種狀態(tài)。2. 測試看起來最常見最普遍的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。我們可以根據(jù)審查產(chǎn)品說明書時分析收集到的信息確定某些用戶情況可能比其他更常見。3. 測試狀態(tài)之間最不常用的分支。這些分支是最容易被產(chǎn)品設(shè)計者和程序員忽視的。4. 測試所有錯誤狀態(tài)及其返回值。錯誤沒有得到正確處理、錯誤提示信息不正確、修復(fù)錯誤時未正確恢復(fù)軟件等情況是常有的。5. 利用工具自動執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換測試。步驟5：其他考慮運用其他測試方法，如錯誤推測法等增加異常測試等非正常性測試用例。三、實際應(yīng)用狀態(tài)遷移圖法的核心在于通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換樹將不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換串起來進行測試，而這里所說的轉(zhuǎn)換也可以看成是修改、改變，因此凡是被涉及到改

9、變的地方都可以考慮使用狀態(tài)遷移圖法。狀態(tài)遷移圖法主要適用于以下幾種類似情況：1. 播放器、手機等存在工作狀態(tài)不斷改變的系統(tǒng)；2. 編輯功能，如修改字體顏色、大小、格式等等。四、總結(jié)推薦精選 到目前為止，我們測試的是數(shù)據(jù)，包括數(shù)字、文字、軟件輸入和輸出。軟件測試的另一方面是通過不同的狀態(tài)驗證程序的邏輯流程。軟件狀態(tài)是指軟件當前所處的情況或者模式，例如啟動Windows畫圖程序，程序處于鉛筆繪畫狀態(tài)，我們可以通過選中噴槍工具改變軟件的狀態(tài)，使它處于噴涂狀態(tài)，也可以通過選擇其他工具、菜單項、顏色等使軟件的代碼進入某一個流程分支，觸發(fā)一些數(shù)據(jù)位。設(shè)置某些變量，讀取某些數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入一個新的狀態(tài)。軟件測試人

10、員必須測試程序的這些狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換。如同窮舉數(shù)據(jù)測試是不可能的一樣。除了極其簡單的程序之外，基本上不可能覆蓋所有程序分支，達到所有狀態(tài)。目前軟件越來越復(fù)雜，特別是為了迎合日益豐富的用戶界面，提供了太多選擇和選項，致使程序分支爆炸式增長:與著名的流動推銷員問題類似:給定城市數(shù)目，以及任何兩個城市之間的距離，設(shè)法找出訪問到每一個城市并返回起點的最短路線。如果只有5個城市，則可以快速計算出共有120條不同的路線。走遍所有路線，從中找到最短的路線并不是太難，花費不了太長時間。如果城市數(shù)目增加到成百上千(或者在測試用例中增加成百上千種狀態(tài))，就形成一個難以解決的問題。要減少測試的風險，盡量全面測試程序的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換流程，可以首先根據(jù)產(chǎn)品說明書建立一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，用來描述系統(tǒng)設(shè)計和指導(dǎo)我們進行測試，然后運用等價分配技術(shù)選擇要測試的狀態(tài)和分支，這將是十分有效的方法。所以，狀態(tài)遷移圖法實際上是測試了各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，這些狀態(tài)轉(zhuǎn)換的測試在實際工作中是容易遺漏的。只要能將這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換測試覆蓋到，是否采用了狀態(tài)遷移圖法其實并不重要，因為狀態(tài)遷移圖法僅僅是給出了一種將多個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換串起來進行測試的思路而已。綜上所述，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖應(yīng)包括以下條目：1. 軟件可能進入的每一種獨立狀態(tài)。如果不能斷定是否為獨立狀態(tài)，先把它設(shè)置為是。如