Регрессионное тестирование

Очередное продолжение заметок на полях.


При корректировках программы необходимо гарантировать сохранение качества. Для этого используется регрессионное тестирование - дорогостоящая, но необходимая деятельность в рамках этапа сопровождения, направленная на перепроверку корректности измененной программы. В соответствии со стандартным определением, регрессионное тестирование - это выборочное тестирование, позволяющее убедиться, что изменения не вызвали нежелательных побочных эффектов, или что измененная система по-прежнему соответствует требованиям.

Главной задачей этапа сопровождения является реализация систематического процесса обработки изменений в коде. После каждой модификации программы необходимо удостовериться, что на функциональность программы не оказал влияния модифицированный код. Если такое влияние обнаружено, говорят о регрессионном дефекте. Для регрессионного тестирования функциональных возможностей, изменение которых не планировалось, используются ранее разработанные тесты. Одна из целей регрессионного тестирования состоит в том, чтобы, в соответствии с используемым критерием покрытия кода (например, критерием покрытия потока операторов или потока данных), гарантировать тот же уровень покрытия, что и при полном повторном тестировании программы. Для этого необходимо запускать тесты, относящиеся к измененным областям кода или функциональным возможностям.

Другая цель регрессионного тестирования состоит в том, чтобы удостовериться, что программа функционирует в соответствии со своей спецификацией, и что изменения не привели к внесению новых ошибок в ранее протестированный код. Эта цель всегда может быть достигнута повторным выполнением всех тестов регрессионного набора, но более перспективно отсеивать тесты, на которых выходные данные модифицированной и старой программы не могут различаться.

Важной задачей регрессионного тестирования является также уменьшение стоимости и сокращение времени выполнения тестов.

Виды регрессионного тестирования

Поскольку регрессионное тестирование представляет собой повторное проведение цикла обычного тестирования, виды регрессионного тестирования совпадают с видами обычного тестирования. Можно говорить, например, о модульном регрессионном тестировании или о функциональном регрессионном тестировании.

Другой способ классификации видов регрессионного тестирования связывает их с типами сопровождения, которые, в свою очередь, определяются типами модификаций. Выделяют три типа сопровождения:
• Корректирующее сопровождение, называемое обычно исправлением ошибок, выполняется в ответ на обнаружение ошибки, не требующей изменения спецификации требований. При корректирующем сопровождении производится диагностика и корректировка дефектов в программном обеспечении с целью поддержания системы в работоспособном состоянии.
• Адаптивное сопровождение осуществляется в ответ на требования изменения данных или среды исполнения. Оно применяется, когда существующая система улучшается или расширяется, а спецификация требований изменяется с целью реализации новых функций.
• Усовершенствующее (прогрессивное) сопровождение включает любую обработку с целью повышения эффективности работы системы или эффективности ее сопровождения.

В процессе адаптивного или усовершенствующего сопровождения обычно вводятся новые модули. Чтобы отобразить то или иное усовершенствование или адаптацию, изменяется спецификация системы. При корректирующем сопровождении, как правило, спецификация не изменяется, и новые модули не вводятся. Модификация программы на фазе разработки подобна модификации при корректирующем сопровождении, так как из-за обнаружения ошибки вряд ли требуется менять спецификацию программы. За исключением редких моментов крупных изменений, на фазе сопровождения изменения системы обычно невелики и производятся с целью устранения проблем или постепенного расширения функциональных возможностей

Соответственно, определяют два типа регрессионного тестирования: прогрессивное и корректирующее.

• Прогрессивное регрессионное тестирование предполагает модификацию технического задания. В большинстве случаев при этом к системе программного обеспечения добавляются новые модули.
• При корректирующем регрессионном тестировании техническое задание не изменяется. Модифицируются только некоторые операторы программы и, возможно, конструкторские решения.



Прогрессивное регрессионное тестирование обычно выполняется после адаптивного или усовершенствующего сопровождения, тогда как корректирующее регрессионное тестирование выполняется во время тестирования в цикле разработки и после корректирующего сопровождения, то есть после того, как над программным обеспечением были выполнены некоторые корректирующие действия. Вообще говоря, корректирующее регрессионное тестирование должно быть более простым, чем прогрессивное регрессионное тестирование, поскольку допускает повторное использование большего количества тестов.

Подход к отбору регрессионных тестов может быть активным или консервативным. Активный подход во главу угла ставит уменьшение объема регрессионного тестирования и пренебрегает риском пропустить дефекты. Активный подход применяется для тестирования систем с высокой исходной надежностью, а также в случаях, когда эффект изменений невелик. Консервативный подход требует отбора всех тестов, которые с ненулевой вероятностью могут обнаруживать дефекты. Этот подход позволяет обнаруживать большее количество ошибок, но приводит к созданию более обширных наборов регрессионных тестов.

Управляемое регрессионное тестирование

Для обеспечения управляемости регрессионного тестирования необходимо выполнение ряда условий:

• Как при модульном, так и при интеграционном регрессионном тестировании в качестве модулей, вызываемых тестируемым модулем непосредственно или косвенно, должны использоваться реальные модули системы. Это легко осуществить, поскольку на этапе регрессионного тестирования все модули доступны в завершенном виде.
• Информация об изменениях корректна. Информация об изменениях указывает на измененные модули и разделы спецификации требований, не подразумевая при этом корректность самих изменений. Кроме того, при изменении спецификации требований необходимо усиленное регрессионное тестирование изменившихся функций этой спецификации, а также всех функций, которые могли быть затронуты по неосторожности. Единственным случаем когда мы вынуждены положиться на правильность измененного технического задания, является изменение технического задания для всей системы или для модуля верхнего (в графе вызовов) уровня, при условии, что кроме технического задания, не существует никакой дополнительной документации и/или какой-либо другой информации, по которой можно было бы судить об ошибке в техническом задании.
• В программе нет ошибок, кроме тех, которые могли возникнуть из-за ее изменения.
• Тесты, применявшиеся для тестирования предыдущих версий программного продукта, доступны, при этом протокол прогона тестов состоит из входных данных, выходных данных и траектории. Траектория представляет собой путь в управляющем графе программы, прохождение которого вызывается использованием некоторого набора входных данных. Ее можно применять для оценки структурного покрытия, обеспечиваемого набором тестов.
• Для проведения регрессионного тестирования с использованием существующего набора тестов необходимо хранить информацию о результатах выполнения тестов на предыдущих этапах тестирования.


Обоснование корректности метода отбора тестов

• Некоторые участки кода программы не получают управление при выполнении некоторых тестов.
• Если участок кода реализует требование, но измененный фрагмент кода не получает управления при выполнении теста, то он и не может воздействовать на значения выходных данных программы при выполнении данного теста.
• Даже если участок кода, реализующий требование, получает управление при выполнении теста, это далеко не всегда отражается на выходных данных программы при выполнении данного теста. Действительно, если изменяется первый блок программы, например, путем добавления инициализации переменной, все пути в программе также изменяются, и, как следствие, требуют повторного тестирования. Однако может так случиться, что только на небольшом подмножестве путей действительно используется эта инициализированная переменная.
• Не каждый тест, проверяющий код, находящийся на одном пути с измененным кодом, обязательно покрывает этот измененный код.
• Код, находящийся на одном пути с измененным кодом, может не воздействовать на значения выходных данных измененных модулей программы.
• Не всегда каждый оператор программы воздействует на каждый элемент ее выходных данных

Классификация тестов при отборе

Создание наборов регрессионных тестов рекомендуется начинать с множества исходных тестов. При заданном критерии регрессионного тестирования все исходные тесты подразделяются на три подмножества:

• Множество тестов, пригодных для повторного использования. Это тесты, которые уже запускались и пригодны к использованию, но затрагивают только покрываемые элементы программы, не претерпевшие изменений. При повторном выполнении выходные данные таких тестов совпадут с выходными данными, полученными на исходной программе. Следовательно, такие тесты не требуют перезапуска.
• Множество тестов, требующих повторного запуска. К ним относятся тесты, которые уже запускались, но требуют перезапуска, поскольку затрагивают, по крайней мере, один измененный покрываемый элемент, подлежащий повторному тестированию. При повторном выполнении такие тесты могут давать результат, отличный от результата, показанного на исходной программе. Множество тестов, требующих повторного запуска, обеспечивает хорошее покрытие структурных элементов даже при наличии новых функциональных возможностей.
• Множество устаревших тестов. Это тесты, более не применимые к измененной программе и непригодные для дальнейшего тестирования, поскольку они затрагивают только покрываемые элементы, которые были удалены при изменении программы. Их можно удалить из набора регрессионных тестов.
• Новые тесты, которые еще не запускались и могут быть использованы для тестирования.


Классификация тестов по отношению к изменениям в коде требует анализа последствий изменений. Тесты, активирующие код, затронутый изменениями, могут требовать повторного запуска или оказаться устаревшими. Чтобы тест был включен в класс тестов, требующих повторного запуска, он должен быть затронут изменениями в коде, а также должен способствовать увеличению степени покрытия измененного кода по используемому критерию. Затронутым элементом теста может быть траектория, выходные значения, или и то, и другое. Чтобы тест был включен в класс тестов, пригодных для повторного использования, он должен вносить вклад в увеличение степени покрытия кода и не требовать повторного запуска.

Степень покрытия кода определяется для тестов, пригодных для повторного использования, поскольку к этому классу относятся тесты, не требующие повторного запуска и способствующие увеличению степени покрытия до желаемой величины. Если имеется компонент программы, не задействованный пригодными для повторного использования тестами, то вместо них выбираются и выполняются с целью увеличения степени покрытия тесты, требующие повторного запуска. После запуска такой тест становится пригодным для повторного использования или устаревшим. Если тестов, требующих повторного запуска, больше не осталось, а необходимая степень покрытия кода еще не достигнута, порождаются дополнительные тесты и тестирование повторяется.

Окончательный набор тестов собирается из тестов, пригодных для повторного использования, тестов, требующих повторного запуска, и новых тестов. Наконец, устаревшие и избыточные тесты удаляются из набора тестов, поскольку избыточные тесты не проверяют новые функциональные возможности и не увеличивают покрытие.

Возможности повторного использования тестов

К изменению существующих тестов могут привести три следующих вида деятельности программистов:
• Создание новых тестов.
• Выполнение тестов.
• Изменение кода.

Поскольку каждый тест содержит входные данные, выходные данные и траекторию, эти компоненты могут подвергнуться изменению в любой комбинации. При изменении входных данных существующего теста будем считать, что старый тест прекращает существование, и создается новый тест. Таким образом, к числу разрешенных изменений теста относятся всевозможные пертурбации выходных данных или траекторий. Изменение выходных данных без изменения траектории и/или входных данных невозможно. Следовательно, существует только два возможных варианта изменения теста: изменение траектории или изменение траектории и выходных данных.

В соответствии с приведенными выше рассуждениями можно выделить четыре уровня повторного использования теста:
• Уровень 1. Тест не допускает повторного использования. Требуется создание нового набора тестов (например, путем удаления или изменения этого теста).
• Уровень 2. Повторное использование возможно только входных данных теста. Во многих случаях цель тестирования состоит в активизации некоторых покрываемых элементов программы. Если из траектории существующего теста видно, что элементы программы, подлежащие покрытию, задействуются до измененных команд, входные данные теста могут быть использованы повторно для покрытия этих элементов. В результате изменений в программе и/или техническом задании новая траектория и выходные данные теста могут отличаться от результатов предыдущего выполнения. Таким образом, тесты первого уровня должны быть запущены повторно для получения новых выходных данных и траекторий.
• Уровень 3. Возможно повторное использование как входных, так и выходных данных теста. Очевидно, что на этом уровне обычно располагаются функциональные тесты. Если модуль подвергся только изменению кода с сохранением функциональности, возможно повторное использование существующих функциональных тестов для проверки правильности реализации. Поскольку траектория может измениться, а выходные данные - подвергнуться воздействию со стороны изменений кода, такие тесты должны быть запущены повторно, но ожидается получение идентичных результатов.
• Уровень 4. Наивысший уровень повторного использования теста, предусматривающий повторное использование входных данных, выходных данных и траектории теста. В этом случае на траектории теста не изменяется ни один оператор. Следовательно, в повторном запуске этих тестов необходимости нет, так как выходные данные и траектория останутся неизменными.


Классификация выборочных методов

Для проверки корректности различных подходов к регрессионному тестированию используется модель оценки методов регрессионного тестирования. Основными объектами рассмотрения стали полнота, точность, эффективность и универсальность.

• Полнота
• Точность
• Эффективность
• Универсальность

©www.intuit.ru