基于元数据的构件集成测试技术研究

论文摘要

由于基于构件的软件开发技术使得大量结构相似的应用程序可重用,缩短了软件开发周期、减少了软件开发成本,因而成为当前软件开发的主流技术,与此同时,相关的质量保证技术研究成为重要的研究内容,其中构件测试作为最有效、最直接的质量保证技术手段成为近年来软件工程领域的研究热点。但是,由于构件的异构性以及构件开发方和构件使用方之间信息的缺乏使得构件在集成到具体应用环境时无法实施全面、高效的集成测试,这样构件系统的可靠性、安全性就无法保证。针对上述问题,对基于元数据的构件测试所涉及的相关理论、模型及其应用展开了研究,旨在加强构件开发方和构件使用方信息交流,提高构件可测试性,其主要途径是通过由构件开发方提供描述构件有关静态和动态信息的元数据,使得构件使用方所实施的集成测试不再是纯粹的黑盒测试,而是一定程度上的白盒测试。根据构件应用的特点以及构件元数据的一般功能和需求,引入分层元数据的概念,将其分为描述性元数据和操作性元数据,其中描述性元数据按照标识、应用、成熟性、变更和质量保证五个层次进行划分,操作性元数据则要根据构件所完成的相关操作或任务来确定,一般来说,分为输入/输出、运行系统需求、远程操作三个层次,将这两种元数据封装在一起,构成一个元数据对象,具体使用时对该对象进行操作,直接进行应用;应用上述定义,描述分层元数据的参考模型及其UML表示,并进一步构造分层元数据系统的层次结构和一般性框架;在此基础上,将分层元数据应用到构件测试用例生成中,根据分层元数据的具体内容,用UML用例和场景来刻划测试功能需求,使用相应的映射方法将其映射成形式化的测试用例元模型,进而构成嵌入元数据的测试元模型,实施集成测试。可将分层元数据应用在回归测试中,通过对构件的变更进行分析、分类,构造分层元数据中描述变更的变更模型,使用变更-接口映射图、方法依赖图、分层描述性元数据的接口模型以及相应的算法来实现构件内方法变更到构件接口变更的映射,使得构件使用方只对发生变更所影响的测试用例实施回归测试,回归测试用例数减少到最小,回归测试时间明显缩短。分层描述性元数据中的分析模型基于构件内变量和方法之间的耦合信息来构造,根据形式化的构件耦合测试准则描述,使用构件方法耦合图的概念描述构件中方法之间的耦合关系,进而构造包含构件内定义和使用信息的DU表,并引入旨在提高构件可观察性的基于观察点的监控机制,构造一个基于构件耦合信息的可测试构件的总体实现框架。应用该框架可以较好地发现构件中的异常。分层元数据系统中构件之间依赖关系的描述可用构件依赖关系矩阵的形式来表示,对构件之间的依赖关系进行了分析,其中包含了八种构件依赖关系,可以用构件依赖图的形式来构造构件依赖模型,并用构件依赖关系矩阵CmDM和复杂依赖关系矩阵CmDDM来描述构件Cm与构件系统中其它构件之间的依赖关系,可使用基于源代码和规范说明的构件依赖关系确认方法来明确这些依赖关系,构件依赖关系的确定可帮助构件使用方更明确地实施集成测试,而且当构件发生变更时可用构件依赖矩阵来确定回归测试用例集合,另外当构件重用时也可应用构件依赖矩阵来确定与该构件有关的构件集合,因此,使用构件依赖关系矩阵可提高构件集成测试效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 内置测试
• 1.2.2 可测试的体系结构
• 1.2.3 元数据方法
• 1.2.4 证明策略
• 1.2.5 基于构件使用方规范说明的测试
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 2 构件测试基础理论
• 2.1 构件测试过程
• 2.2 构件可测试性
• 2.3 测试用例选择
• 2.4 构件集成测试的测试覆盖准则
• 2.5 小结
• 3 分层元数据对象模型
• 3.1 构件和构件元数据
• 3.2 分层元数据对象的概念和定义
• 3.3 分层元数据对象的参考模型
• 3.3.1 描述性元数据的一般性框架
• 3.3.2 操作性元数据的一般性框架
• 3.4 分层元数据对象参考模型的UML 类图表示
• 3.5 元数据的XML 表示
• 3.6 分层元数据系统的构造
• 3.6.1 元数据系统的需求
• 3.6.2 分层元数据系统的层次结构
• 3.6.3 分层元数据系统的一般性框架
• 3.7 基于分层元数据的构件测试用例生成
• 3.7.1 UML 用例元模型
• 3.7.2 测试用例元模型
• 3.7.3 用例到测试用例的映射
• 3.7.4 构造实现元模型中的元数据
• 3.7.5 嵌入元数据的构件测试模型
• 3.8 分层元数据在测试用例生成技术中的应用研究
• 3.9 分层元数据参考模型的应用实例
• 3.10 小结
• 4 基于分层元数据的构件回归测试
• 4.1 研究背景
• 4.2 构件变更分析
• 4.3 分层描述性元数据中变更模型
• 4.4 构件内方法变更到接口变更的映射机制和算法描述
• 4.5 应用实例
• 4.6 小结
• 5 分层描述性元数据中的分析模型
• 5.1 研究基础
• 5.1.1 数据流分析
• 5.1.2 软件耦合（Software Coupling）
• 5.2 构件耦合测试准则
• 5.3 构件方法耦合关系的图表示
• 5.4 定义和使用信息的表示
• 5.5 基于观察点的监控机制
• 5.6 基于最后定义和首次使用的可测试性构件的框架
• 5.7 实例研究
• 5.8 小结
• 6 分层元数据系统的构件依赖关系模型
• 6.1 构件之间的依赖关系
• 6.2 构件依赖关系模型
• 6.3 构件依赖关系矩阵
• 6.4 构件依赖关系确认
• 6.4.1 基于源代码的方法
• 6.4.2 基于规范说明的方法
• 6.5 应用分析
• 6.6 实例研究
• 6.7 小结
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 未来的研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读博士学位期间发表的学术论文