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为何进行白盒测试 从“清洗面包机”讲起

来源:互联网 日期:2012-10-11 20:30
软件白盒测试是一个与黑盒测试相对的概念,是指测试者针对可见代码进行的一种测试。白盒测试通常再划分为单元测试集成测试两大类,但依据不同的流程,对白盒测试细分的标准也不尽一致,比如在IBM的IPD流程之下,白盒测试可能划分为如下几类:模块单元测试、模块集成测试、模块系统测试、渐增Build集成测试、系统集成测试等。而在XP实践中,单元测试与集成测试之间的界限并不明显,统称为渐增迭代测试。

  一、从一个比喻开始

  为什么要做白盒测试?这个问题比较复杂,我们先从一个比喻开始讲起。

  假设有一台的面包机,从上面倒入面粉与水,开动机器后从下面出来的就是烤好了的面包,这个机器的功能比较单一,接口很清晰,输入是面粉与水,输出是面包。现在假定这个面包机多年未用,内部都生锈了,现在要清洗它,类似于我们开发的软件,软件有Bug,那得通过测试来清理。

  



  那如何更快速的清洗这台面包机呢?有两种洗法,一是拿水从上往下灌,这是系统测试的方法。另一种是拆开来洗,拆开机 器后,拿抺布沾点清洁剂,把各零件的坑坑槽槽擦洗一遍,然后组装回来,再用水从上往下冲一遍,拆开来洗是白盒方法,组装回来用水冲是黑盒方式,相当于白盒 测试之后再追加一次系统测试。

  无疑,上面第二种方法是正确的,我们的前提是:清洗多年未用的面包机,铁锈够多,如果洗不干净,造出的面包都是致癌物质。当然,清洗面包机还只能算简单劳动,清理软件中的Bug要复杂得多,一个if语句有两条分支,一个while循环判断也是两条分支,还有break、continue、return等,想想看,一个1万行规模的软件能有多少个分支!一个分支就是一条坑坑槽槽,而且软件Bug还具备动态特性,不是静止的明摆在哪儿。

  所以,软件的白盒测试不可或缺,因为遗留Bug的影响很大,就像面包机没洗净留铁锈会致癌,还因为软件系统远比面包机复杂,不拆开来怎么能洗干净!

  二、白盒测试是高效测试

  尽管白盒测试如此重要,为什么还有许多企业不愿做白盒测试,有一个很重要的原因是:认为白盒测试太低效,不值得去做。

  实际上这种观点有许多误解成分,首先,决策者评估各阶段测试的有效性,仅以发现问题的数量为依据,这好比锈蚀斑斑的面包机,第一次冲水下去,看到大量浊水流出就很有成就感,其实这只是表象,思维方式有不足:把发现问题与解决问题割裂开来了。

  我们测试的目标是按既定质量标准稳定推进产品研发进度,只做系统测试的结果是:第一次冲水,很有成效,第二次冲水, 还能冲出点铁锈,第三次就没什么效果了。采用该手段并不能有效的达成既定质量目标。其次,研发质量改善,不只发现问题,还要定位问题、解决问题。白盒测试 是拆开来洗,发现、定位与解决问题不仅是彻底的,也是直接的,效率非常高,所以,单以发现问题数评估一个测试过程是否有效不尽准确,我们应该综合评估一个问题从被发现,到定位、解决,以及针对它完成回归测试的总效率。

  下图来源于Capers Jones与McGraw-Hill的“Applied Software Measurement”文章,从该统计数据可看出,针对一个功能点的测试,若将问题发现、定位与解决都计算进去,单元测试效率最高,是集成测试的2倍,是系统测试的3倍。

  



  认为白盒测试低效的另一个误解是,决策者并未认清一个bug若遗留到下一阶段须多付出多少代价。经验数据表明,编码阶段的一个问题遗留到验收测试去解决,所须费用将增加5倍,如下图,一个问题越遗留到后面阶段解决,付出代价就越高,而且是成倍递增关系。




  所以,越早测试就越能节约成本,白盒测试作为早期测试,跳过不做是得不偿失的。

  依据上述原因,我们评估白盒测试效率时,通常将发现问题总数乘上一个系数K,以此为据再与其它测试方段的发现问题效率做对比,来权衡白盒测试值不值得去做。系数K取值与产品形态相关,按照实际经验,系数K取值区间为1.5~2.5,产品越复杂,出现问题越不容易解决的,K值要往大调。

  三、白盒测试能彻底解决编码阶段引入的问题

  前面我们分析了白盒测试是高效的测试,值得一做,下面我们要接着说明白盒测试必须要做,不可或缺。

  先看一个案例,在某交换机产品的系统测试中,发现ISDN话机拨打某新业务号码时,在特定线路上,若一位一位的拨至18位,不会有问题,但如果先拨完号码再成组发送,会导致系统死机。这是一个导致死机的致命问题,最后定位出问题所在:呼叫处理的某段代码判断有误,本应小于18的判断,错写成小于等于18。

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