测试用例自动构建和自动执行脚本的设计与实现

田傲雪

（中国电子科技集团公司第十五研究所 北京市 100083）

随着软件工程新观点的提出，使得软件测试得到业界的重视，只有测试合格的软件才能进行实际应用。在这一背景下，为提高软件测试效率和水平，应当加快实现自动化测试。因此，除了要对测试用例进行自动构建之外，还应设计一款具备自动执行功能的脚本，并将它们全部融入到一个测试平台当中，实现自动运行与集中管理。

1 测试用例自动构建原则

1.1 测试用例

测试用例（Test Case）简称TC，是对特定软件产品进行测试任务的描述，具体包括如下内容：测试目标、环境、脚本以及最终形成的文档等。TC 的主要目的是将软件测试行为转换成便于管理的模式，可以指导测试的实施、规划测试数据的准备、编写测试脚本以及评估测试结果的度量基准等。

1.2 设计原则

从本质的角度上讲，TC 为文档，它是执行实体中最小的一部分，通过TC 能够对软件程序进行测试，进而确定出程序的某些特性是否正常。在对TC 进行设计时，应当遵循如下基本原则：

1.2.1 正确性原则

向系统当中输入用户的实际数据，借此来检验系统是否满足使用要求，TC 中的各个测试点，应当确保能够覆盖使用需求的各项功能，且不得存在异常问题。

1.2.2 全面性原则

要对全部的需求功能项进行全面覆盖，设计出来的TC 除了能够对测试点进行测试之外，还应充分考虑用户的使用需要，以及关联使用情况和非正常操作等[1]。

2 测试用例自动执行脚本的设计与实现

2.1 测试方案

为简化设计过程，在总结前人设计经验的基础上，提出一种全新的测试概念模型，即数据与脚本相分离，并在该模型上，对自动化的测试框架进行设计。

2.1.1 模型介绍

对于传统的测试脚本（Testing Script）而言，作为特定测试的指令，数据与执行逻辑为集成式，二者是以捆绑的形式被嵌入到测试系统当中。在实际应用中发现，此类测试脚本存在一定的不足之处，如灵活性差、可维护性不强等。鉴于此，提出一种全新的测试概念模型，该模型由以下三个部分组成：测试驱动器（TD）、测试用例（TC）以及测试计划（TP）。其中TP 与实际的TS 相对应，TC 与实际的TC 相对应，TP 则与实际的TC 集相对应[2]。本文所提出模型的对应关系如图1 所示。

从图1 当中可以清楚的看出，一个TD 能够被多个TC 复用，一个TC 则能被多个TP 所拥有，一个TP 能包含多个TC。

2.1.2 测试框架

以本文提出的全新测试模型为依托，对相应的框架方案进行设计，该测试框架的总体结构如图2 所示。

图1：测试模型的对应关系示意图

图2：测试框架的总体结构示意图

在整个测试框架当中，脚本执行工具是核心部分，是测试流程的控制枢纽。其中的TC 和TP 为含相关确定参数的JSON 文件，其能够对脚本执行工具进行驱动，从而对具体的测试任务进行执行。在这一过程当中，脚本会按照驱动参数完成加载，并对与之相应的驱动器脚本进行调用，经过测试得到具体结果。当TP 为脚本执行工具所要执行的任务类型时，可以自动生成测试报告，并以通知的方式对测试结果进行发送。

2.1.3 测试流程

依托上文设计的测试框架，并与Web 管理脚本的实际需求进行有机结合，构建测试流程，具体如下：

（1）对项目的实际测试需求进行确定，这是自动化测试流程构建的前提和基础，当需求确定后，便可对驱动器脚本进行设计开发；

（2）当完成驱动器脚本后，可将脚本数据及驱动参数添加到脚本管理系统当中，在具体添加的过程中，系统会按照输入的数据及参数，自动生成脚本；

（3）可在系统中对TD 进行选择，并对驱动参数进行配置，添加TC 数据，在这一过程中，系统会自动生成描述TC 的JSON文件；

（4）以实际的测试类或任务为依据，将多个TC 组织起来，为其配置定时器参数，添加至TP 中，此时系统会自动生成描述TP的JSON 文件；

（5）在脚本管理系统中，可执行TC、TP，并对每日的计划任务进行构建。计划执行的过程中，系统会对脚本执行工具进行调用，按照所得的测试结果生成测试报告，如有必要可以通过邮件的形式，对所得的测试结果进行发送。

2.2 测试平台设计

本文所提出的测试平台由以下几个部分组成：测试数据、脚本执行工具以及脚本管理系统。其中测试数据包括TD、TC、TP 和最终得到的测试结果（仅存于数据库当中）；脚本执行工具的主要作用是执行测试任务；脚本管理系统则是在Web 端提供相关的管理功能，系统以Python 库的方式，对脚本执行工具进行调用，进而对测试任务进行执行，并获得最终的测试结果[5]。

2.2.1 技术架构

本次设计开发的测试平台采用的是当前较为流行的B/S 架构体系，浏览器端与服务器端的数据通信借助Http 接口来实现。其中服务器端包括以下几个层次：

（1）控制层。在测试平台中，控制层主要负责的是后台接口程序的执行，通过解析浏览器端的统一资源定位符（URL），调用业务逻辑处理，并将所得的数据经渲染后返回。

（2）表现层。该层在测试平台中主要负责的是将处理后的数据，经渲染之后返回给浏览器。

（3）逻辑层。该层主要负责业务处理，平台自动执行脚本时，逻辑层能够按照实际需要，对脚本执行工具进行调用，并获得相应的测试结果。同时，该层还能对数据库进行读写操作。

（4）操作层。该层主要负责对测试数据进行读写操作，包括两部分数据，一部分是测试文件，另一部分是常规数据库。

测试平台采用分层架构体系，每个层次均有自己的职责，由此使得设计中的程序代码耦合度大幅度降低。

2.2.2 数据库

测试平台的数据源为MySQL，这是一款关系型数据库管理系统，其突出的特点是数据存取速度快、灵活性高、开放源码、无需维护、安全可靠等，适合本次开发的系统。该数据库采用的引擎是InnoDB，这款引擎不仅具有超高的并发处理能力，而且还有较强的数据恢复能力，数据表通过外键进行约束，数据的可靠性更高，完整性更好。

2.3 脚本执行工具

本次开发的测试平台中，TC 与TP 全部都是由脚本执行工具执行驱动器脚本来完成，由此可见，该工具是整个平台最为重要的组成部分之一，具体包括如下功能：执行TC、TP，根据所得的结果生成报告等。该工具的设计过程如下：

2.3.1 工具安装

在测试平台中，该工具能够被以下两种方式调用，一种是Python 库，另一种是终端命令。前者为在程序中对脚本执行工具进行调用，需要Python 库提供两个接口，其中一个负责执行PC，另一个负责执行TP，并在请求接口后，返回测试结果对象，在该对象当中封装了如下信息：用例集、测试所得的结果、生成的报告以及执行日志等等。因测试平台的开发人员需要在本地环境对脚本执行工具进行调用，所以该工具应当具备终端命令方式执行测试任务的功能，从而给脚本数据的调试与维护提供便利。为简化工具的安装过程，可以借助Setuptools 工具，对Python 的源程序进行打包处理，利用同一个数据包在系统中完成版本的切换。

2.3.2 接口设计

在对脚本执行工具的接口进行设计的过程中，可以结合上文中提出的自动化测试方案，接口包括测试工具主程序、TC 对象、TD对象、测试套件对象、加载器、执行器以及测试通知方法等。

2.4 脚本管理系统

测试平台的脚本管理系统包括以下几个功能模块：TD 管理模块、TC 管理模块、TP 管理模块以及面板模块等。

2.4.1 TD 管理模块

该模块具备如下功能：查看、添加、修改以及删除等，可以功能设计方案为依托，对该模块的表结构进行设计，据此设计接口。该模块的控制层方法类为Driver Controller（DC），逻辑层方法类为Driver Service（DS），操作层方法类为Driver Table（DT）。其中DS 通过对DT 进行调用，来完成数据库的读写操作，而Web.Py内置的application 对象能够对系统的用户交互进行控制，并在解析管理请求的基础上，对DS 进行调用，经模板渲染后返回给用户。

2.4.2 TC 管理模块

该模块分为两个部分，一部分是TC 管理，另一部分是执行结果管理，前者的基本功能包括查看、添加、修改、删除、即时执行以及停止执行；后者的主要功能为查看测试结果，该结果中包含如下信息：运行状态、结果概况、时间以及日志等。

2.4.3 TP 管理模块

该模块与TC 管理模块相类似，也是由两个部分组成，分别为TP 管理和执行结果管理，其中TP 管理比TC 管理多出一个定时执行功能，而执行结果管理主要是以邮件的形式发送通知。

2.4.4 面板模块

该模块能够对整个平台的状况进行显示和管理，具备如下功能：统计、配置以及扫描等。可对测试数据及结果进行统计，由此可以如实反映出测试的覆盖程度，并且能够对测试工具进行配置。

2.5 实现过程

在本次设计中，需要实现的内容包括脚本执行工具以及脚本管理系统，具体的实现过程如下：

2.5.1 脚本执行工具的实现

相对配置文件进行初始化，具体包括TD 及报告模板的存放路径、邮件服务器地址、账号、密码等；当初始化完毕后，应对用户请求进行解析，以此来判断用户是执行TC 还是执行TP，按照解析所得的结构，对加载器进行调用，完成测试目标的加载。如果是Python 库方式的请求，可借助测试工具直接实现，无需进行程序判断，若是调用接口，则为执行TC；由测试加载器按测试目标对TC进行初始，封装成套件后返回，再由执行器根据自动化单元测试框架，依据预先设定好的次序，执行TC。在执行一个TD 下的TC 时，先执行固件构建方法，随后进行遍历，如果出现异常，那么执行失败，无异常则执行成功；当TC执行完成后，执行器会自动生成测试结果，经统计后返回，最终生成测试报告，以邮件的形式进行发送。

2.5.2 脚本管理系统的实现

在测试平台的开发中，脚本管理系统采用的是Web.Py 框架（后台），而前台为混合结构。可以在系统的功能模块中添加TD，先校验TD 名称的唯一性，如果存在，那么无法进行添加，若尚未存在，则可进行添加，此时可在TD 路径下，对脚本文件进行添加，主要包括固件建立/销毁的脚本文件、主程序测试的脚本文件以及JSON 文件等。当需要对TD 进行删除时，可直接点击界面上的删除按键，完成删除。TC 的实现与TD 基本相同在此不进行累述。

3 结论

综上所述，软件测试是一项较为复杂且系统的工作，为使当前软件测试工程中存在的问题得到有效解决，自动化测试随之成为主流发展趋势。在这一背景下，本文设计开发了一款自动化、通用化的测试平台，该平台能够对测试用例进行自动构建，还能对测试脚本进行自动执行，由此进一步提升了软件测试效率，一些问题也随之迎刃而解。在未来一段时期，应当加大相关方面的研究力度，对测试平台的功能进行逐步完善，从而使其更好地为软件工程服务。