黑盒和白盒测试方法

8/8黑盒和白盒测试方法黑盒测试介绍黑盒测试（bｌaｃｋ—ｂoｘtｅｓtｉnｇ)又称功能测试、数据驱动测试或基于规范的测试.用这种方法进行测试时，被测程序被当作看不见内部的黑盒。在完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下,测试者仅依据程序功能的需求规范考虑确定测试用例和推断测试结果的正确性.因此黑盒测试是从用户观点出发的测试，黑盒测试直观的想法就是既然程序被规定做某些事，那我们就看看它是不是在任何情况下都做的对。完整的“任何情况”是无法验证的，为此黑盒测试也有一套产生测试用例的方法,以产生有限的测试用例而覆盖足够多的“任何情况”。由于黑盒测试不需要了解程序内部结构，所以许多高层的测试如确认测试、系统测试、验收测试都采用黑盒测试。ﻫ

黑盒测试首先是程序通常的功能性测试。要求：

每个软件特性必须被一个测试用例或一个被认可的异常所覆盖；用数据类型和数据值的最小集测试;用一系列真实的数据类型和数据值运行,测试超负荷、饱和及其他“最坏情况”的结果;用假想的数据类型和数据值运行，测试排斥不规则输入的能力；对影响性能的关键模块,如基本算法、应测试单元性能(包括精度、时间、容量等)。

不仅要考核“程序是否做了该做的?”还要考察“程序是否没做不该做的2”同时还要考察程序在其他一些情况下是否正常.这些情况包括数据类型和数据值的异常等等。下述几种方法：(a)等价类划分，（ｂ）因果图方法，(c)边值分析法，（ｄ）猜错法,(e)随机数法，就是从更广泛的角度来进行黑盒测试。每一个方法都力图能涵盖更多的“任何情况"，但又各有长处，综合使用这些方法，会得到一个较好的测试用例集。1。等价类划分ﻫ

等价类划分是一种典型的黑盒测试方法。等价类是指某个输入域的集合。它表示对揭露程序中的错误来说，集合中的每个输入条件是等效的。因此我们只要在一个集合中选取一个测试数据即可。等价类划分的办法是把程序的输入域划分成若干等价类，然后从每个部分中选取少数代表性数据当作测试用例。这样就可使用少数测试用例检验程序在一大类情况下的反映。

在考虑等价类时，应该注意区别以下两种不同的情况:

有效等价类：有效等价类指的是对程序的规范是有意义的、合理的输入数据所构成的集合。在具体问题中，有效等价类可以是一个，也可以是多个。ﻫ

无效等价类：无效等价类指对程序的规范是不合理的或无意义的输入数据所构成的集合。对于具体的问题，无效等价类至少应有一个,也可能有多个。

确定等价类有以下几条原则：ﻫ

如果输入条件规定了取值范围或值的个数，则可确定一个有效等价类和两个无效等价类。例如,程序的规范中提到的输入条包括“……项数可以从1到99９……”，则可取有效等价类为“l考项数＜９9９"，无效等价类为“项数〈ｌ,，及“项数＞９９9”。ﻫ

输入条件规定了输入值的集合，或是规定了“必须如何”的条件，则可确定一个有效等价类和一个无效等价类.如某程序涉及标识符,其输入条件规定“标识符应以字母开头……"则“以字母开头者"作为有效等价类，“以非字母开头"作为无效等价类.

如果我们确知，已划分的等价类中各元素在程序中的处理方式是不同的,则应将此等价类进一步划分成更小等价类。

输入条件有效等价类无效等价类

。.。。。。

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.。。。。。。。.。。。ﻫ

。。。.。。ﻫ

根据已列出的等价类表，按以下步骤确定测试用例：ﻫ

为每个等价类规定一个唯一的编号；

设计一个测试用例,使其尽可能多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复这一步,最后使得所有有效等价类均被测试用例所覆盖；ﻫ

设计一个新的测试用例，使其只覆盖一个无效等价类。重复这一步,使所有无效等价类均被覆盖。这里强调每次只覆盖一个无效等价类.这是因为一个测试用例中如果含有多个缺陷，有可能在测试中只发现其中的一个，另一些被忽视。等价类划分法能够全面、系统地考虑黑盒测试的测试用例设计问题,但是没有注意选用一些“高效的”、“有针对性的”测试用例。后面介绍的边值分析法可以弥补这一缺点。2．因果图

等价类划分法并没有考虑到输入情况的各种组合。这样虽然各个输入条件单独可能出错的情况已经看到了,但多个输入情况组合起来可能出错的情况却被忽略。采用因果图方法能帮助我们按一定步骤选择一组高效的测试用例,同时,还能为我们指出程序规范的描述中存在什么问题。ﻫ

利用因果图导出测试用例需要经过以下几个步骤：

分析程序规范的描述中哪些是原因,哪些是结果.原因常常是输入条件或是输入条件的等价类。结果是输出条件.

分析程序规范的描述中语义的内容,并将其表示成连接各个原因与各个结果的“因果图”.ﻫ

由于语法或环境的限制，有些原因和结果的组合情况是不可能出现的。为表明这些特定的情况，在因果图上使用持殊的符号标明约束条件。把因果图转换成判定表。把判定表的每一列写成一个测试用例。3.边值分析法ﻫ

边值分析法是列出单元功能、输入、状态及控制的合法边界值和非法边界值,设计测试用例,包含全部边界值的方法。典型地包括IF语句中的判别值，定义域、值域边界,空或畸形输入，末受控状态等。边值分析法不是一类找一个例子的方法,而是以边界情况的处理作为主要目标专门设计测试用例的方法。另外,边值分析不仅考查输入的边值，也要考虑输出的边值。这是从人们的经验得出的一种有效方法。人们发现许多软件错误只是在下标、数据结构和标量值的边界值及其上、下出现,运行这个区域的测试用例发现错误的概率很高.

用边值分析法设计测试用例时，有以下几条原则：

如果输入条件规定了取值范围,或是规定了值的个数,则应以该范围的边界内及刚刚超出范围的边界外的值,或是分别对最大、最小及稍小于最小、稍大于最大个数作为测试用例。如有规范“某文件可包含l至255"个记录……“,则测试用例可选1和25５及0和２56等。

针对规范的每个输出条件使用原则〔a〕.

如果程序规范中提到的输入或输出域是个有序的集合(如顺序文件、表格等）就应注意选取有序集的第一个和最后一个元素作为测试用例。ﻫ

分析规范，尽可能找出可能的边界条件。一个典型的边值分析例子是三角形分类程序。选取a，b,ｃ构成三角形三边,“任意两边之和大于第三边”为边界条件。边值分析相等价类划分侧重不同,对等价类划分是一个补充。如上述三角形问题,选取ａ＝3,b=４,c=5，ａ＝２,b＝4，c＝7则覆盖有效和无效等价类。如果能在等价类划分中注入边值分析的思想。在每个等价类中不只选取一个覆盖用例,而是进而选取该等价类的边界值等价类划分法将更有效，最后可以用边值分析法再补充一些测试用例.4.猜错法

猜错法在很大程度上是凭经验进行的，是凭人们对过去所作的测试工作结果的分析,对所揭示的缺陷的规律性作直觉的推测来发现缺陷的.

一个采用两分法的检索程序，典型地可以列出下面几种测试情况：

被检索的表只有一项或为空表；ﻫ

表的项数恰好是2的幂次;ﻫ

表的项数比2的幂次多1等。ﻫ

猜错法充分发挥人的经验，在一个测试小组中集思广益，方便实用,特别在软件测试基础较差的情况下，很好地组织测试小组（也可以有外来人员)进行错误猜测，是有效的测试方法。5.随机数法ﻫ

即测试用例的参数是随机数。它可以自动生成，因此自动化程度高。使用大量随机测试用例测试通过的程序会提高用户对程序的信心。但其关键在于随机白盒测试中的六种覆盖方法六种覆盖方法首先为了下文的举例描述方便，这里先给出一张程序流程图.（本文以1９95年软件设计师考试的一道考试题目为例,图中红色字母代表程序执行路径).1、语句覆盖1)主要特点:语句覆盖是最起码的结构覆盖要求,语句覆盖要求设计足够多的测试用例，使得程序中每条语句至少被执行一次。2）用例设计：（如果此时将A路径上的语句1—〉T去掉，那么用例如下）XＹ路径1５0５0OBDE２9070OBCE3)优点：可以很直观地从源代码得到测试用例，无须细分每条判定表达式.４）缺点:由于这种测试方法仅仅针对程序逻辑中显式存在的语句,但对于隐藏的条件和可能到达的隐式逻辑分支，是无法测试的.在本例中去掉了语句１->T去掉,那么就少了一条测试路径。在if结构中若源代码没有给出elｓｅ后面的执行分支,那么语句覆盖测试就不会考虑这种情况。但是我们不能排除这种以外的分支不会被执行,而往往这种错误会经常出现。再如，在Do－Ｗhile结构中,语句覆盖执行其中某一个条件分支。那么显然，语句覆盖对于多分支的逻辑运算是无法全面反映的，它只在乎运行一次，而不考虑其他情况.2、判定覆盖１）主要特点：判定覆盖又称为分支覆盖，它要求设计足够多的测试用例，使得程序中每个判定至少有一次为真值，有一次为假值,即:程序中的每个分支至少执行一次。每个判断的取真、取假至少执行一次。2)用例设计：XY路径19090OAE2５0５０ＯBDＥ３9070OBCE3）优点：判定覆盖比语句覆盖要多几乎一倍的测试路径，当然也就具有比语句覆盖更强的测试能力。同样判定覆盖也具有和语句覆盖一样的简单性,无须细分每个判定就可以得到测试用例。4）缺点:往往大部分的判定语句是由多个逻辑条件组合而成（如，判定语句中包含AＮＤ、OＲ、CＡＳE），若仅仅判断其整个最终结果，而忽略每个条件的取值情况，必然会遗漏部分测试路径。3、条件覆盖1)主要特点:条件覆盖要求设计足够多的测试用例，使得判定中的每个条件获得各种可能的结果，即每个条件至少有一次为真值,有一次为假值.２）用例设计：XＹ路径１９０70OBＣ２40ＯBD３）优点：显然条件覆盖比判定覆盖,增加了对符合判定情况的测试，增加了测试路径。４）缺点：要达到条件覆盖，需要足够多的测试用例，但条件覆盖并不能保证判定覆盖。条件覆盖只能保证每个条件至少有一次为真，而不考虑所有的判定结果。4、判定/条件覆盖1）主要特点：设计足够多的测试用例，使得判定中每个条件的所有可能结果至少出现一次，每个判定本身所有可能结果也至少出现一次。2）用例设计：XY路径19０90OAE250５０OBDE39070OＢCE470９0ＯBCE3）优点:判定／条件覆盖满足判定覆盖准则和条件覆盖准则，弥补了二者的不足。4）缺点：判定／条件覆盖准则的缺点是未考虑条件的组合情况.５、组合覆盖1)主要特点:要求设计足够多的测试用例,使得每个判定中条件结果的所有可能组合至少出现一次。2)用例设计:XY路径1９090ＯAＥ29０７0OBCE３90３0OBDＥ4709０ＯＢCE５３090ＯBDＥ670７０OBDＥ７5050OBDE3)优点：多重条件覆盖准则满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖准则。更改的判定/条件覆盖要求设计足够多的测试用例,使得判定中每个条件的所有可能结果至少出现一次,每个判定本身的所有可能结果也至少出现一次。并且每个条件都显示能单独影响判定结果。４)缺点：线性地增加了测试用例的数量。6、路径覆盖1)主要特点：设计足够的测试用例,覆盖程序中所有可能的路径。2)用例设计:ＸY路径1９０90OＡE25０50ＯBDE３9０70OBCE47０9０ＯBＣE3)优点：这种测试方法可以对程序进行彻底的测试，比前面五种的覆盖面都广。4）缺点：由于路径覆盖需要对所有可能的路径进行测试（包括循环、条件组合、分支选择等),那么需要设计大量、复杂的测试用例,使得工作量呈指数级增长。而在有些情况下,一些执行路径是不可能被执行的，如：ﻫIｆ（!A)B＋+;ﻫIf（!Ａ）D-—;这两个语句实际只包括了2条执行路径，即Ａ为真或假时候对B和D的处理，真或假不可能都存在，而路径覆盖测试则认为是包含了真与假的４条执行路径。这样不仅降低了测试效率，而且大量的测试结果的累积,也为排错带来麻烦.任何工程产品（注意是任何工程产品）都可以使用以下两种方法之一进行测试。黑盒测试：已知产品的功能设计规格，可以进行测试证明每个实现了的功能是否符合要求。白盒测试:已知产品的内部工作过程,可以通过测试证明每种内部操作是否符合设计规格要求,所有内部成分是否以经过检查。软件的黑盒测试意味着测试要在软件的接口处进行。这种方法是把测试对象看做一个黑盒子，测试人员完全不考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，只依据程序的需求规格说明书,检查程序的功能是否符合它的功能说明。因此黑盒测试又叫功能测试或数据驱动测试.黑盒测试主要是为了发现以下几类错误：１、是否有不正确或遗漏的功能？2、在接口上，输入是否能正确的接受？能否输出正确的结果？3、是否有数据结构错误或外部信息（例如数据文件）访问错误？4、性能上是否能够满足要求？5、是否有初始化或终止性错误?软件的白盒测试是对软件的过程性细节做细致的检查。这种方法是把测试对象看做一个打开的盒子，它允许测试人员利用程序内部的逻辑结构及有关信息，设计或选择测试用例，对程序所有逻辑