黑盒測試的7種測試方法

　　黑盒測試也稱功能測試，它是通過測試來檢測每個功能是否都能正常使用。在測試中，把程序看作一個不能打開的黑盒子，在完全不考慮程序內部結構和內部特性的情況下，在程序接口進行測試，它只檢查程序功能是否按照需求規格說明書的規定正常使用，程序是否能適當地接收輸入數據而產生正確的輸出信息。黑盒測試著眼于程序外部結構，不考慮內部邏輯結構，主要針對軟件界面和軟件功能進行測試。

　　黑盒測試是以用戶的角度，從輸入數據與輸出數據的對應關系出發進行測試的。很明顯，如果外部特性本身設計有問題或規格說明的規定有誤，用黑盒測試方法是發現不了的。

　　黑盒測試有7種測試方法分別是等價類劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法、因果圖法、判定表驅動法、功能圖法、正交實驗法。下面將一一介紹。

　　等價類劃分法

　　等價類劃分是把所有可能的輸入數據，即程序的輸入域劃分成若干部分（子集），然后從每一個子集中選取少數具有代表性的數據作為測試用例。該方法是一種重要的，常用的黑盒測試用例設計方法。

　　1、劃分等價類：

　　等價類是指某個輸入域的子集合。在該子集合中，各個輸入數據對于揭露程序中的錯誤都是等效的。并合理地假定：測試某等價類的代表值就等于對這一類其它值的測試。因此，可以把全部輸入數據合理劃分為若干等價類，在每一個等價類中取一個數據作為測試的輸入條件，就可以用少量代表性的測試數據。取得較好的測試結果。等價類劃分可有兩種不同的情況：有效等價類和無效等價類。

　　有效等價類：是指對于程序的規格說明來說是合理的，有意義的輸入數據構成的集合。利用有效等價類可檢驗程序是否實現了規格說明中所規定的功能和性能。

　　無效等價類：與有效等價類的定義恰巧相反。設計測試用例時，要同時考慮這兩種等價類。因為，軟件不僅要能接收合理的數據，也要能經受意外的考驗。這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性。

　　2、劃分等價類的方法：

　　下面給出六條確定等價類的原則。

　?、僭谳斎霔l件規定了取值范圍或值的個數的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。

　?、谠谳斎霔l件規定了輸入值的集合或者規定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個有效等價類和一個無效等價類。

　?、墼谳斎霔l件是一個布爾量的情況下，可確定一個有效等價類和一個無效等價類。

　?、茉谝幎溯斎霐祿囊唤M值（假定n個），并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確立n個有效等價類和一個無效等價類。

　?、菰谝幎溯斎霐祿仨氉袷氐囊巹t的情況下，可確立一個有效等價類（符合規則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規則）。

　?、拊诖_知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應再將該等價類進一步的劃分為更小的等價類。

　　3、設計測試用例：

　　在確立了等價類后，可建立等價類表，列出所有劃分出的等價類：輸入條件 有效等價類 無效等價類

　　4、設計原則：

　　然后從劃分出的等價類中按以下三個原則設計測試用例：

　?、贋槊恳粋€等價類規定一個唯一的編號。

　?、谠O計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價類，重復這一步。直到所有的有效等價類都被覆蓋為止。

　?、墼O計一個新的測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復這一步，直到所有的無效等價類都被覆蓋為止。

　　邊界值分析法

　　邊界值分析方法是對等價類劃分方法的補充。

　?。?）邊界值分析方法的考慮：

　　長期的測試工作經驗告訴我們，大量的錯誤是發生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發生在輸入輸出范圍的內部。因此針對各種邊界情況設計測試用例，可以查出更多的錯誤。使用邊界值分析方法設計測試用例，首先應確定邊界情況。通常輸入和輸出等價類的邊界，就是應著重測試的邊界情況。應當選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測試數據，而不是選取等價類中的典型值或任意值作為測試數據。

　?。?）基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則：

　　1、如果輸入條件規定了值的范圍，則應取剛達到這個范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數據。

　　2、如果輸入條件規定了值的個數，則用最大個數，最小個數，比最小個數少一，比最大個數多一的數作為測試數據。

　　3、根據規格說明的每個輸出條件，使用前面的原則1。

　　4、根據規格說明的每個輸出條件，應用前面的原則2。

　　5、如果程序的規格說明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應選取集合的第一個元素和最后一個元素作為測試用例。

　　6、如果程序中使用了一個內部數據結構，則應當選擇這個內部數據結構的邊界上的值作為測試用例。

　　7、分析規格說明，找出其它可能的邊界條件。

　　錯誤推測法

　　基于經驗和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤，從而有針對性的設計測試用例的方法。

　　錯誤推測方法的基本思想： 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發生錯誤的特殊情況，根據他們選擇測試用例。例如，在單元測試時曾列出的許多在模塊中常見的錯誤。以前產品測試中曾經發現的錯誤等，這些就是經驗的總結。還有，輸入數據和輸出數據為0的情況。輸入表格為空格或輸入表格只有一行。這些都是容易發生錯誤的情況?？蛇x擇這些情況下的例子作為測試用例。

　　因果圖法

　　前面介紹的等價類劃分方法和邊界值分析方法，都是著重考慮輸入條件，但未考慮輸入條件之間的聯系， 相互組合等。 考慮輸入條件之間的相互組合，可能會產生一些新的情況。但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情，即使把所有輸入條件劃分成等價類，他們之間的組合情況也相當多。因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合，相應產生多個動作的形式來考慮設計測試用例。這就需要利用因果圖（邏輯模型）。

　　因果圖方法最終生成的就是判定表。它適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況。

　　利用因果圖生成測試用例的基本步驟：

　?。?）分析軟件規格說明描述中，那些是原因（即輸入條件或輸入條件的等價類），那些是結果（即輸出條件），并給每個原因和結果賦予一個標識符。

　?。?）分析軟件規格說明描述中的語義。找出原因與結果之間， 原因與原因之間對應的關系。 根據這些關系，畫出因果圖。

　?。?）由于語法或環境限制，有些原因與原因之間，原因與結果之間的組合情況不可能出現。為表明這些特殊情況，在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。

　?。?）把因果圖轉換為判定表。

　?。?）把判定表的每一列拿出來作為依據，設計測試用例。從因果圖生成的測試用例（局部，組合關系下的）包括了所有輸入數據的取TRUE與取FALSE的情況，構成的測試用例數目達到最少，且測試用例數目隨輸入數據數目的增加而線性地增加。

　　判斷表驅動法

　　1、條件樁：列出問題所有條件。通常認為列出的條件的次序不重要。

　　2、動作樁：列出問題規定可能采取的操作。這些操作的排列順序沒有約束。

　　3、條件項：列出針對它所列條件的取值，在所有可能的情況下的真假值。

　　4、動作項：列出針對它所列條件的取值，在所有可能情況下的真假值。

　　5、規則：任何一個條件組合的特定取值及其相應要執行的操作。在判定表中貫穿條件項和動作項的一列就是一條規則。顯然，判定表中列出多少組條件取值，也就有多少條規則，條件項和動作項就有多少列。

　　判斷表建立依據和步驟：

　　1、確定規則的個數。假如有N個條件，每個條件有兩個取值（0、1），故2N種規則。

　　2、列出所有的條件樁和動作樁。

　　3、填入條件項。

　　4、填入動作項。制定初始判定表。

　　5、簡化。合并相似規則或者相同動作。

　　適合使用規定判定表設計用例的條件：

　　1、規則說明以判定表的形式給出，或很容易轉換成判定表。

　　2、條件的排序順序不影響執行那些操作。

　　3、規則的排列順序不影響執行那些操作。

　　4、當某一規則的條件已經滿足，并確定要執行的操作后，不必檢驗別的規則。

　　5、如果某一規則要執行多個操作，這些操作的執行順序無關緊要。

　　功能圖法

　　用功能圖形象地表示程序的功能說明，機械的生成功能圖的用例。功能圖是一個黑盒、白盒混合用例設計方法。

　　功能圖由狀態遷移圖和邏輯功能模型構成：

　　1、狀態遷移圖用于表示輸入數據序列及其相應的輸入數據。在狀態遷移圖中，有輸入數據和當前狀態決定輸出數據和后續狀態。

　　2、邏輯功能模型用于表示在狀態中輸入條件和輸出條件之間的對應關系。邏輯功能模型只適合于描述靜態說明，輸出數據僅由輸入數據決定。測試用例則由測試中經過的一系列狀態和每個狀態中必須依靠輸入/輸出數據滿足的一對條件組成。

　　功能圖方法中要用到邏輯覆蓋和路徑測試的概念和方法。要求設計人員對程序邏輯結構有清楚的了解。

　　生成用例：

　　1、生成局部測試用例：在每個狀態中，從因果圖生成局部測試用例。局部測試庫有原因值（輸入數據）組合與對應的結果值（輸出數據或狀態）構成。

　　2、測試路徑生成：利用上面的規則生成從初始化狀態到最后狀態的測試路徑。

　　3、測試用例合成：合成測試路徑與功能圖中每個狀態的局部測試用例。結果是視狀態到最后狀態的一個狀態序列，以及每個狀態中輸入數據與對應輸出數據組合。

　　4、測試用例的合成算法：采用條件構造樹。

　　正交試驗法

　　從大量的實驗數據中挑選適量的、有代表性的點，合理安排測試的設計方法。

　　1、提取功能說明，構造因子--狀態表把影響實驗指標的條件稱為因子，而影響實驗因子的條件叫因子的狀態。利用正交實驗設計方法來設計測試用例時，首先要根據被測試軟件的規格說明書找出影響其功能實現的操作對象和外部因素，把他們當作因子；而把各個因子的取值當作狀態。對軟件需求規格說明中的功能要求進行劃分，把整體的、概要性的功能要求進行層層分解與展開，分解成具體的有相對獨立性的、基本的功能要求。這樣就可以把被測試軟件中所有的因子都確定下來，并為確定每個因子的權值提供參考的依據。確定因子與狀態是設計測試用例的關鍵。因此要求盡可能全面的、正確的確定取值，以確保測試用例的設計作到完整與有效。

　　2、加權篩選，生成因素分析表對因子與狀態的選擇可按其重要程度分別加權?？筛鶕鱾€因子及狀態的作用大小、出現頻率的大小以及測試的需要，確定權值的大小。

　　3、利用正交表構造測試數據集利用正交實驗設計方法設計測試用例，比使用等價類劃分、邊界值分析、因果圖等方法有以下優點：節省測試工作工時；可控制生成的測試用例數量；測試用例具有一定的覆蓋率。

　　測試方法的綜合策略：

　　1、首先進行等價劃分，包括輸入、輸出條件的等價劃分，將無限測試變成有限測試。

　　2、使用邊界值分析法。

　　3、使用錯誤推測發，追加一些用例。

　　4、對照程序邏輯，檢查用例設計的邏輯覆蓋，力求達到覆蓋標準。

　　5、程序功能說明中有輸入條件組合，就可選用因果圖和判定表驅動法。

　　6、對于參數配置類軟件，用正交試驗法選擇較少組合到達最佳效果。

　　7、功能圖是用例設計的好方法，通過不同時期條件的有效性設計不同的測試數據。對應業務流程清晰的系統，用場景法貫穿測試過程，在案例中綜合使用各種測試方法。