第5講基于狀態(tài)的測(cè)試

1、基于狀態(tài)的軟件測(cè)試技術(shù)基于狀態(tài)的軟件測(cè)試技術(shù)有窮狀態(tài)機(jī)有窮狀態(tài)機(jī)( (Finite State Machine, FSM) )基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試狀態(tài)圖狀態(tài)圖基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試FSMlMealy機(jī)機(jī)狀態(tài)是被動(dòng)的，輸出和狀態(tài)沒(méi)有聯(lián)系狀態(tài)是被動(dòng)的，輸出和狀態(tài)沒(méi)有聯(lián)系lMoore機(jī)機(jī) 狀態(tài)是主動(dòng)的，輸出與變換沒(méi)有聯(lián)系狀態(tài)是主動(dòng)的，輸出與變換沒(méi)有聯(lián)系FSMMealy機(jī)機(jī)6元組（元組（S，I，O， ， ，s0）S為有限狀態(tài)集，為有限狀態(tài)集， s0S為初始狀態(tài)為初始狀態(tài)I為有限輸入字符集為有限輸入字符集O為有限輸出字符集為有限輸出字符集 : SIS為狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)為狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù) : SI

2、O為輸出函數(shù)為輸出函數(shù)FSM示例示例游戲開(kāi)始游戲開(kāi)始P1發(fā)球發(fā)球P2發(fā)球發(fā)球P1贏贏P2贏贏P1_start / SimulateVolleyP2_start / SimulateVolleyP1_Win P1_Score 20 /P1AddPoint, SimulateVolleyP2_Win P2_Score 20 / P2AddPoint, SimulateVolleyP2_Win/SimulateVolleyP1_Win/SimulateVolleyP1_Win P1_Score = 20 /P1AddPointP2_Win P1_Score = 20 /P2AddPointP1_Is

3、Winner P2_IsWinner FSMMoore機(jī)機(jī)6元組（元組（S，I，O， ， ，s0），其中：），其中：S為有限狀態(tài)集，為有限狀態(tài)集， s0S為初始狀態(tài)為初始狀態(tài)I為有限輸入字符集為有限輸入字符集O為有限輸出字符集為有限輸出字符集 : SIS為狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)為狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù) : SO為輸出函數(shù)為輸出函數(shù)Mealy機(jī)和機(jī)和Moore機(jī)可以相互轉(zhuǎn)換機(jī)可以相互轉(zhuǎn)換FSM示例示例游戲開(kāi)始P1繼續(xù)P1AddPoint, SimulateVolleyP1贏P1AddPointP1_startP2_startP1_Win P2_WinP1_WinP1_Win P1_Score = 20 P1發(fā)球Si

4、mulateVolleyP2發(fā)球SimulateVolleyP1_Win P1_Score 20 選手2繼續(xù)P2AddPoint, SimulateVolleyP2贏P2AddPointP2_Win P2_Win P2_Score = 20 P2_Win P2_Score 20 P2_WinP1_WinP1贏了P1_IsWinnerP2贏了P1_IsWinnerP2_IsWinner基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試經(jīng)典測(cè)試方法經(jīng)典測(cè)試方法lT方法（方法（Transition Tour）lU方法（方法（Unique Input/Output , UIO）lD方法（方法（ Distinguishing

5、sequence）lW方法（方法（ Characterization set W）假定有窮狀態(tài)機(jī)是最小、強(qiáng)連通和完全的假定有窮狀態(tài)機(jī)是最小、強(qiáng)連通和完全的基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試示例示例03241A/0B/1A/1B/1A/0A/1A/0B/0B/1B/基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試T方法方法遷移回路法遷移回路法所有遷移被覆蓋所有遷移被覆蓋檢錯(cuò)能力較差檢錯(cuò)能力較差測(cè)試序列測(cè)試序列：B A B A B A A A A A A A B B 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試UIO序列序列uU方法方法產(chǎn)生產(chǎn)生每個(gè)狀態(tài)每個(gè)狀態(tài)的的UIO序列序列為每個(gè)遷移，產(chǎn)生測(cè)

6、試子序列為每個(gè)遷移，產(chǎn)生測(cè)試子序列聯(lián)合子序列，產(chǎn)生整個(gè)測(cè)試序列聯(lián)合子序列，產(chǎn)生整個(gè)測(cè)試序列測(cè)試序列：測(cè)試序列：rAAAAAAA rAAAABB rAAABBB rAABB rABBBrBB基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試狀態(tài)狀態(tài)UIO1a/12a/0, a/13b/1, a/1通過(guò)？通過(guò)？Uv方法方法對(duì)對(duì)UIO序列的唯一性進(jìn)行驗(yàn)證序列的唯一性進(jìn)行驗(yàn)證基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試uD方法方法發(fā)現(xiàn)區(qū)分發(fā)現(xiàn)區(qū)分所有狀態(tài)所有狀態(tài)的區(qū)分序列的區(qū)分序列為每個(gè)遷移，產(chǎn)生測(cè)試子序列為每個(gè)遷移，產(chǎn)生測(cè)試子序列聯(lián)合測(cè)試子序列，產(chǎn)生測(cè)試序列聯(lián)合測(cè)試子序列，產(chǎn)生測(cè)試序列結(jié)果

7、測(cè)試序列結(jié)果測(cè)試序列rAAAAABBrAAAABBBrAAABBBrAABBBrABBBrBBB基于基于FSM的測(cè)試的測(cè)試uW方法方法發(fā)現(xiàn)區(qū)分發(fā)現(xiàn)區(qū)分所有狀態(tài)所有狀態(tài)的特征集的特征集( (W集集) )為每個(gè)遷移產(chǎn)生測(cè)試子序列為每個(gè)遷移產(chǎn)生測(cè)試子序列聯(lián)合測(cè)試子序列，產(chǎn)生測(cè)試序列聯(lián)合測(cè)試子序列，產(chǎn)生測(cè)試序列W集集: A, AA, BStates(A)s(AA) s(B)000 1111201030114101狀態(tài)圖狀態(tài)圖u有窮狀態(tài)機(jī)的局限有窮狀態(tài)機(jī)的局限l限制了可伸縮性限制了可伸縮性當(dāng)狀態(tài)數(shù)非常多時(shí)，怎樣畫(huà)出清晰的、易理解的狀態(tài)圖？當(dāng)狀態(tài)數(shù)非常多時(shí)，怎樣畫(huà)出清晰的、易理解的狀態(tài)圖？l不能表示并發(fā)不

8、能表示并發(fā)不適合表示兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換同時(shí)發(fā)生的情況不適合表示兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換同時(shí)發(fā)生的情況積狀態(tài)機(jī)？狀態(tài)數(shù)成指數(shù)增長(zhǎng)，大量不相關(guān)或不可達(dá)狀態(tài)積狀態(tài)機(jī)？狀態(tài)數(shù)成指數(shù)增長(zhǎng)，大量不相關(guān)或不可達(dá)狀態(tài)u模型擴(kuò)展模型擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)圖狀態(tài)圖lHarel狀態(tài)圖（狀態(tài)圖（Statechart）lUML狀態(tài)圖（狀態(tài)圖（Statechart Diagram）狀態(tài)圖狀態(tài)圖uHarel狀態(tài)圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖 = = 狀態(tài)圖形狀態(tài)圖形 + + 深度深度 + + 正交性正交性 + + 廣播通信廣播通信l深度（狀態(tài)分層）深度（狀態(tài)分層）OROR狀態(tài)狀態(tài)是一個(gè)子狀態(tài)圖。當(dāng)處于是一個(gè)子狀態(tài)圖。當(dāng)處于OROR狀態(tài)時(shí)，必須處狀態(tài)時(shí)，必須處于

9、其子狀態(tài)圖的一個(gè)且僅一個(gè)狀態(tài)于其子狀態(tài)圖的一個(gè)且僅一個(gè)狀態(tài)l 正交正交ANDAND狀態(tài)狀態(tài)可以分解為多個(gè)子狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)對(duì)象處可以分解為多個(gè)子狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)對(duì)象處于于ANDAND狀態(tài)時(shí)，它必須處于每個(gè)子狀態(tài)狀態(tài)時(shí)，它必須處于每個(gè)子狀態(tài)l事件廣播事件廣播遷移輸出的事件向整個(gè)狀態(tài)圖廣播遷移輸出的事件向整個(gè)狀態(tài)圖廣播狀態(tài)圖狀態(tài)圖示例示例狀態(tài)圖狀態(tài)圖歷史態(tài)歷史態(tài) l最近被訪問(wèn)的狀態(tài)最近被訪問(wèn)的狀態(tài)H H：表示同級(jí)中最近進(jìn)入的狀態(tài)：表示同級(jí)中最近進(jìn)入的狀態(tài)H H* *：最近訪問(wèn)的處于任意深度級(jí)別上的子狀態(tài)集：最近訪問(wèn)的處于任意深度級(jí)別上的子狀態(tài)集狀態(tài)圖狀態(tài)圖正交性正交性l同步轉(zhuǎn)換同步轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖狀態(tài)圖UML狀

10、態(tài)圖狀態(tài)圖l在在Harel狀態(tài)圖的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些新特征狀態(tài)圖的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些新特征l組合狀態(tài)、子機(jī)狀態(tài)、狀態(tài)內(nèi)部遷移組合狀態(tài)、子機(jī)狀態(tài)、狀態(tài)內(nèi)部遷移狀態(tài)圖狀態(tài)圖基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試用狀態(tài)圖來(lái)描述事件序列，或用例場(chǎng)景用狀態(tài)圖來(lái)描述事件序列，或用例場(chǎng)景測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試生成測(cè)試生成狀態(tài)圖（層次化）狀態(tài)圖（層次化）有窮狀態(tài)機(jī)有窮狀態(tài)機(jī)測(cè)試規(guī)格說(shuō)明書(shū)測(cè)試規(guī)格說(shuō)明書(shū)測(cè)試用例測(cè)試用例模型轉(zhuǎn)換模型轉(zhuǎn)換圖形遍歷圖形遍歷/覆蓋覆蓋輸入實(shí)例化輸入實(shí)例化基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試狀態(tài)圖狀態(tài)圖有窮狀態(tài)機(jī)有窮狀態(tài)機(jī)基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換規(guī)則l格局格局指在某一時(shí)刻，狀

11、態(tài)圖指在某一時(shí)刻，狀態(tài)圖S中的最大活動(dòng)狀態(tài)集合中的最大活動(dòng)狀態(tài)集合狀態(tài)子集狀態(tài)子集C構(gòu)成一個(gè)格局當(dāng)且僅當(dāng)構(gòu)成一個(gè)格局當(dāng)且僅當(dāng) C包含根節(jié)點(diǎn)包含根節(jié)點(diǎn) AND狀態(tài)狀態(tài)q C，則：，則： q (q) q C OR狀態(tài)狀態(tài)q C，則：，則： q (q) q Cl全局狀態(tài)全局狀態(tài)l轉(zhuǎn)換步（轉(zhuǎn)換沖突？）轉(zhuǎn)換步（轉(zhuǎn)換沖突？）基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試生成測(cè)試規(guī)格說(shuō)明書(shū)生成測(cè)試規(guī)格說(shuō)明書(shū)l遍歷狀態(tài)遷移圖，產(chǎn)生測(cè)試場(chǎng)景遍歷狀態(tài)遷移圖，產(chǎn)生測(cè)試場(chǎng)景生成測(cè)試用例生成測(cè)試用例l 根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景，選擇輸入數(shù)據(jù)根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景，選擇輸入數(shù)據(jù)l 一個(gè)測(cè)試場(chǎng)景可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)測(cè)試用例一個(gè)測(cè)試場(chǎng)景可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)測(cè)試用例

12、基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試示例示例- -ATM系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試 基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試示例示例ATM的有窮狀態(tài)機(jī)的有窮狀態(tài)機(jī)基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試TS1：SbT1S1T2S2T5S4T6S5T9S5T12S9T14S1 u測(cè)試場(chǎng)景測(cè)試場(chǎng)景1 基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試u測(cè)試場(chǎng)景測(cè)試場(chǎng)景2 TS2：SbT1S1T2S2T5S4T7S6T12S9T14S1 基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試u測(cè)試場(chǎng)景測(cè)試場(chǎng)景3 TS3：SbT1S1T2S2T5S4T8S7T10S7T12S9T14S1 基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試TS4：SbT1S1T2S2T3S2T3S2T4S

13、3 u測(cè)試場(chǎng)景測(cè)試場(chǎng)景4 基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試由測(cè)試場(chǎng)景產(chǎn)生測(cè)試用例由測(cè)試場(chǎng)景產(chǎn)生測(cè)試用例 在需要輸入數(shù)據(jù)的步驟輸入一系列各不相同的測(cè)試值，在需要輸入數(shù)據(jù)的步驟輸入一系列各不相同的測(cè)試值，來(lái)檢驗(yàn)在各種情況下系統(tǒng)是否滿足需求來(lái)檢驗(yàn)在各種情況下系統(tǒng)是否滿足需求u示例示例賬號(hào)賬號(hào)PIN帳戶余額帳戶余額977764435433543452765$5760977763436571288332456$355.56基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試測(cè)試用例輸入輸出（系統(tǒng)響應(yīng)）TC1歡迎界面插卡要求用戶輸入PINPIN要求用戶選擇服務(wù)選擇“取款”事務(wù)要求用戶輸入取款金額無(wú)效取款額提示輸入無(wú)效，要求重新輸入有效取款額詢問(wèn)是否繼續(xù)其他交易選擇“不繼續(xù)”回到歡迎界面示例示例場(chǎng)景場(chǎng)景1測(cè)試用例模板測(cè)試用例模板基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試測(cè)試用例輸入輸出說(shuō)明TC1歡迎界面插卡要求用戶輸入PIN452765要求用戶選擇服務(wù)選擇“取款”服務(wù)要求用戶輸入取款金額0提示輸入無(wú)效，要求重新輸入20詢問(wèn)是否繼續(xù)其他交易選擇“否”回到歡迎界面場(chǎng)景場(chǎng)景1的測(cè)試用例的測(cè)試用例1TC1基于狀態(tài)圖的測(cè)試基于狀態(tài)圖的測(cè)試測(cè)試用例輸入輸出說(shuō)明TC2歡迎界面插卡要求用戶輸入PIN452765要求用戶選擇