Принципы тестирования ПО

Тестировать программные приложения становится все труднее, поскольку продолжает расти их техническая и функциональная сложность. К сожалению, технология большинства процессов тестирования не успевает за новыми типами приложений. Возникающее несоответствие подвергает риску качество программ и бюджет проекта - процесс тестирования требует пересмотра.

Для большинства проектов этот процесс включает тестирование кода приложения с ожидаемыми результатами. Затем разработчики "фиксируют" приложение до тех пор, пока оно не обеспечит нужный результат. Либо происходит корректировка ожидаемого результата, если возникла ошибка. Такой подход фокусируется на коде приложения и его поведении на множестве тестовых условий. Оказывается, что тщательное тестирование приложения требует большого числа тестовых условий. При таком подходе к тестированию предполагается, что качество приложения является функцией от количества тестов - чем больше тестов, тем лучше качество.

Неэффективность существующих технологий тестирования

Традиционный подход был тщательно разработан для пакетных и символьно-ориентированных диалоговых Кобол-приложений, но сегодня системы радикально изменились: произошел переход от монолитных программ к фрагментированным модулям на Cи, C++ и/или Java. Данный тип разработки увеличивает число компонентов приложения и сложность их взаимодействия, что снижает эффективность тестирования, основанного на коде.

Современные приложения имеют больше возможностей благодаря взаимодействию многих модулей. Число тестовых условий, необходимых для обращения к приложениям этого типа, может превысить бюджет и требования плана. Это происходит из-за неэффективности процесса тестирования, сосредоточенного на исследовании кода законченного приложения. Только организации, способные выдержать такие затраты и гибкий временной график, могут и дальше увеличивать продолжительность тестирования и отношение времени тестирования ко времени разработки.

Как уже отмечалось, традиционные технологии тестирования ориентированы на код законченного приложения (т. е. приложение может тестироваться только после того, как оно собрано). Этот подход оказывается неэффективным с точки зрения как качества выполняемой работы, так и бюджета. Годы исследований показали - устранение ошибок при завершении процесса разработки обходится дороже и требует больше времени, чем их исправление на более ранних стадиях (анализ, проектирование и т.д.) [1]. Риск сбоя программного обеспечения в результате этих изменений также увеличивается на завершающих стадиях разработки приложения. Одновременно с увеличением цены и риска уменьшаются возможности разработчика по внесению изменений. Очевидно, что ошибки следует находить и исправлять как можно раньше.

Идея поиска ошибок в момент, когда закончено кодирование приложения, предполагает размещение момента обнаружения ошибки непосредственно в процесс разработки, где, опять-таки, цена и риск высоки, а вносить изменения уже сложно. Несоответствие между стадией обнаружения, временем и ценой исправления этих ошибок делает существующие процессы тестирования все менее эффективными для современных приложений.

Традиционный подход приводит к выделению половины (а иногда и более) бюджетных средств исключительно на тестирование [2]. Недостаток ресурсов и плана существующих технологий тестирования может сталкиваться с сокращением бюджета и срока разработки, заставляя в худшем случае вообще отказываться от тестирования. Эта ситуация достаточно опасна, если учесть возрастающую роль программного обеспечения в современном бизнесе. Разработчикам нужен новый подход к тестированию, который отвечал бы требованиям сложных приложений и предполагал исправление ошибок как можно раньше. Это дает импульс к преобразованию процесса тестирования: от тестирования по завершении кода, к тестированию на протяжении всего процесса разработки.

Новый подход к процессу тестирования

Тестирование должно помочь находить и исправлять ошибки на самой ранней возможной стадии. Пересмотр процесса тестирования включает определение концептуальной структуры, организующей различные технологии тестирования. Среда для этого процесса построена на концепции "стадийной локализации" (stage containment), то есть обнаружении и исправлении ошибок на той стадии, где они и появились.

Пересмотр процесса тестирования включает сопоставление стадии обнаружения ошибки со стадией, на которой ошибка в системе впервые возникла. В результате мероприятия поиска ошибок сдвигаются на ранние стадии процесса разработки, когда вносить изменения проще и дешевле.

При новом подходе тестирование должно стать более производительным и эффективным. Точно определенные приемы поддерживают процесс эффективного тестирования путем применения надежных методов и уменьшения дублирования между тестами на разных стадиях. Соответствие условий тестирования специфике его стадий, также как и фазам разработки, поддерживает высокое качество тестирования тем, что каждое условие проверяется только один раз. Результатом применения стадийной локализации в процессе тестирования является V-модель, которая определяет структуру мероприятий верификации, утверждения и тестирования на основе спецификаций. Эта структура организует мероприятия разработки - такие, как формальные проверки, обзоры (reviews) и формальное тестирование.

Как практический подход V-модель была проверена и использовалась более 15-ти лет [3]. Эта методика соотносит стадии разработки с отдельными стадиями тестирования. С ее помощью можно точно определить границы применимости и назначения каждого теста по его соответствующей спецификации. Это помогает избежать неэффективности многих приемов тестирования, включая перекрытие тестовых условий и повторное проведение тех же тестов, но на разных уровнях. V-модель содержит три тестирующих действия: верификацию (verification), проверку на корректность (validation) и собственно тестирование (testing).

Верификация

Верификация удостоверяет, что объект работы внутренне непротиворечив и соответствует стандартам. Преимущество верификации состоит в обнаружуении ошибок на ранних этапах разработки, до того, как они попадут на следующую стадию. Это уменьшает затраты. Верификация применима ко всем объектам (как к тестовым моделям так и к спецификациям). Методы верификации включают экспертные оценки, формальный контроль и проверки на непротиворечивость.

Проверка на корректность

Здесь проверяется, удовлетворяет ли объект требованиям, специфицированным на предыдущей и более ранних стадиях. Преимущество проверки на корректность заключается в отлавливании ошибок до того, как они перешли в следующую стадию разработки. Эти методы также применимы ко всем объектам (к тестовым моделям и спецификациям). Используемые здесь приемы могут включать обзоры и формальные проверки, а также прототипирование и моделирование.

Тестирование, основанное на спецификациях

V-модель соотносит стадии тестирования с соответствующими стадиями разработки. Мероприятия тестирования сосредоточены на проверке определенных спецификаций на каждой стадии разработки. Это уменьшает степень наложения тестов и точно определяет рамки и задачу каждого из них. Проверка на основе спецификаций позволяет отслеживать требования на протяжении всего процесса тестирования и предоставляет основу для управления процессом тестирования.

Результаты нового подхода

Новый подход, опробованный на ряде проектов в течение более чем трехлетнего срока, показал хорошие результаты. Проводить тестирование стало значительно легче, благодаря раннему обнаружению и устранению ошибок. В нескольких случаях в проектах, использующих эти методы, наблюдалось существенное (20-38%) снижение количества ошибок на завершающей стадии тестирования продукта. Это привело к снижению трудозатрат по тестированию продукта на 50%. Таким образом, преимущества новой методики очевидны.

Применимость V-модели

Значимость V-модели тестирования была продемонстрирована в проектах, использовавших несколько различных стилей разработки. В случае быстрой разработки (rapid development) V-модель помогает определить процесс проверки корректности, который необходимо выполнять для каждой итерации разработки. В дальнейшем это увеличивает необходимость определения каждой итерации в терминах "тестовых" требований. Для объектной разработки (object development) V-модель обеспечивает основу для организации тестирования на уровнях класса и компонента.

Структурированный процесс тестирования с его относительной эффективностью может с успехом использовался в проектах Year 2000. Здесь процесс тестирования поддерживает как новые разработки, так и регрессивное тестирование для проверки соответствия стандартам проектов Year 2000. В этих случаях V-модель помогает сконцентрироваться на спецификациях Year 2000 и изменениях в них.

Мы также наблюдали эффективность этого процесса тестирования в Internet-разработках. Запросы заказчиков к Web-приложению могут применяться для создания пользовательских сценариев, которые затем определяют спецификации тестирования. V-модели процесса тестирования помогают структурировать тест, концентрируя ограниченные ресурсы тестирования на тех аспектах, которые имеют значение для большинства пользователей Web-приложения.

Заповеди тестирования

Реализация V-модели и стадийной локализации включает изменение процессов разработки, организации и технологии - своего рода заповеди, следование которым поможет при планировании и последующей реализации проекта. Все вместе эти заповеди позволят относиться к тестированию как к постоянной и построенной на единых принципах деятельности на протяжении всего цикла разработки.

Разрабатывайте планы для тестирования заранее. Начинать думать о тестировании непосредственно перед запуском теста - это недостаток многих проектов. Отсутствие должного планирования часто приводит проект в режим "свалки", когда условия тестов, данные и среда тестирования несогласованы. Это отнимает массу времени и сил, а в итоге мероприятия формального тестирования начинаются позже, да еще и в условиях исчерпанного бюджета. План тестирования должен быть неотъемлемой частью начальных планов проекта. Опережающее планирование помогает организации начать тестирование вовремя и оставаться в рамках плана и бюджета.

Определяйте стадии разработки и тестирования. Тщательно определенный процесс разработки позволяет описать все детали процесса тестирования. Ясное понимание хода работы на каждой стадии составляет основу для организации разработки и процесса тестирования. Хотя это достаточно общее представление, но без определения конкретных стадий, разработчики часто допускают ошибки в коде, а потом и во время тестирования. Чтобы успеть закончить в срок, члены команды разработчиков вынуждены торопиться, и о бюджете в этот момент уже никто не вспоминает.

Определяйте критерии входа и выхода. Критерии входа и выхода определяются для тех моментов, когда стадия начинается и заканчивается. Руководители работ должны определить их во время планирования проекта. Применение критериев улучшает продвижение проекта со стадии на стадию. Выполнение критериев входа и выхода означает, что проект действительно продвигается вперед, а разработчики не просто "заметают" свои ошибки "под ковер" следующей стадии.

Определяйте условия теста как можно раньше. Необходимо идентифицировать условия теста еще во время разработки спецификации, а не непосредственно перед запуском теста. Следовательно, спецификация анализа должна включать условия теста для системного тестирования, а спецификация разработки - условия теста для покомпонентного и комплексного тестирования. Определение условий тестирования на протяжении процесса разработки обеспечивает завершенность и возможность проверки спецификаций.

Управляйте метриками тестирования. Определенный процесс, с критериями входа и выхода, обеспечивает основу для измерений процесса разработки и тестирования. Множество метрик тестирования дает руководителям проекта достоверную информацию о ходе разработки. Метрики тестирования отслеживают количество ошибок, стадию, на которой они обнаружены, и меры для их устранения. Эта информация позволяет руководителям анализировать продвижение проекта, производительность коллективов и необходимость корректирующих действий. К примеру, ошибки, допущенные во время анализа, но обнаруженные в процессе проектирования, могут служить сигналом о недостаточном понимании функциональности приложения.

Заведите в группе разработчиков менеджера по тестам и организуйте независимую тестовую команду. Тестирование включает нахождение ошибок в работе специалистов, а это всегда было делом неблагодарным. Менеджер, ответственный за тестирование и независимый коллектив специалистов отделяют процесс обнаружения ошибок от процесса разработки приложения. Это разделение ответственности за качество кода и за его тестирование помогает не пропустить условий тестирования или ошибок, оставаясь при этом в рамках временного графика или бюджета.

Вовлекайте заказчика в процесс разработки. Разработчики проекта должны вовлечь заказчика в процесс разработки и тестирования. Это возможно в рамках описываемой методики тестирования, где условия тестов появляются вместе со спецификацией. При этом необходима независимая команда разработчиков, осуществляющих тестирование. Вовлечение заказчиков в работу по определению условий тестов позволяет коллективу рассматривать выдвигаемые заказчиком критерии как условия тестирования, а не как чьи-то субъективные пожелания. Условия тестирования определяются целью работы, пожелания - нет. Коллектив также выиграет от включения заказчиков в процесс тестирования, поскольку это поддерживает их заинтересованность на протяжении всего процесса разработки.

Организуйте команды в рабочие бригады. Рабочая бригада является формой организации коллектива, апробированной в производственной практике многих отраслей. Можно трактовать Рабочую бригаду как команду разработчиков, которые коллективно ответственны за весь процесс создания определенной части приложения. Рабочие бригады устанавливают внутри проекта точные границы ответственности каждого сотрудника за качество приложения. Более прогрессивные организации сознают преимущество командной, а не индивидуальной работы, и поэтому коллективы стремятся подчинить отдельных разработчиков общим задачам.

Позаботьтесь об архитектуре тестирования. Тестирование включает изучение многочисленных факторов функционального и технического поведения приложения и экспериментирование с ними. Архитектура тестирования призвана обеспечить совместно используемые подходы и стандарты для управления данными тестирования, регрессивного тестирования, управления ожидаемыми результатами и другими факторами. Архитектура тестирования должна быть расширением общей технической архитектуры. Она упрощает выполнение тестов и позволяет уделить больше времени результатам тестов и внесению необходимых изменений.

Эффективно используйте инструменты тестирования. Тестирование, несомненно, может быть весьма трудоемким процессом. Инструменты тестирования автоматизируют отдельные стороны этого процесса и, таким образом, помогают сэкономить время и усилия. Заинтересованные коллективы должны рассматривать эти инструменты как часть своих планов тестирования, архитектуры тестирования и среды разработки. Преимущество такого подхода может быть существенным - один из наших коллективов полностью автоматизировал регрессивное тестирование своего клиент-серверного online-приложения.

Заключение

Функциональная и техническая сложность современных приложений бросает вызов возможностям процессов тестирования, которые традиционно состредоточены только на тестировании кода. Коллективам разработчиков проектов требуется процесс тестирования, построенный на новых принципах, что и позволит преодолеть эти сложности. Процесс, который мы предлагаем, объединяет мероприятия тестирования на протяжении процесса разработки вместо концентрации усилий на тестировании после того, как код написан. Этот усовершенствованный процесс тестирования предлагает концептуальную структуру для организации различных методов и подходов тестирования, включая обзоры, проверки и формальное тестирование. Таким образом можно повысить эффективность тестирования, необходимого для управления клиент-серверными и Internet-приложениями.

ЛИТЕРАТУРА