软件工程思想

   测试并不仅是个技术问题，更是个职业道德问题。
   
7.1.2 测试的心理要求
   测试主要是由人而不是由机器执行，这就不免与心理因素相关。为了测试的真实性，对测试的心理要求是“无情”。这似乎太残酷了。开发人员不能很好地测试自己的程序是因为做不到无情。而测试人员如果做到了无情却会引起开发人员的愤怒，遭人白眼。
   尽管已经明白了测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷，但当测试人员真的发现了一堆缺陷时，却不可乐颠颠地跑去恭喜那个倒霉的开发者，否则会打架的。
   
7.1.3 测试的真理
   测试只能证明缺陷存在，而不能证明缺陷不存在。
   这个真理告诉我们，对于一个复杂的系统而言，无论采取什么样的测试手段都不能证明缺陷已经不复存在。“彻底地测试”只是一种理想。在实践中，测试要考虑时间、费用等限制，不允许无休止地测试。
   
7.1.4 测试与质量的关系
   测试有助于提高软件的质量，但是提高软件的质量不能依赖于测试。测试与质量的关系很象在考试中“检查”与“成绩”的关系。
   学习好的学生，在考试时通过认真检查能减少因疏忽而造成的答题错误，从而“提高”了考试成绩（取得他本来就该得的好成绩）。
   而学习差的学生，他原本就不会做题目，无论检查多么细心，也不能提高成绩。
   所以说，软件的高质量是设计出来的，而不是靠测试修补出来的。
   
 7.2 测试人员的选择
  测试需要开发人员参与吗？
  测试需要独立的测试小组吗？
  测试需要用户参与吗？
  让我们先看一看Microsoft公司关于测试的经验教训，再回答上述问题。
7.2.1 Microsoft公司的经验教训
  在80年代初期，Microsoft公司的许多软件产品出现了“Bug”。比如，在1981年与IBM PC机一起推出的BASIC软件，用户在用“.1”（或者其他数字）除以10时，就会出错。在FORTRAN软件中也存在破坏数据的“Bug”。由此激起了许多采用Microsoft操作系统的PC厂商的极大不满，而且很多个人用户也纷纷投诉。
  Microsoft公司的经理们发觉很有必要引进更好的内部测试与质量控制方法。但是遭到很多程序设计师甚至一些高级经理的坚决反对，他们固执地认为在高校学生、秘书或者外界合作人士的协助下，开发人员可以自己测试产品。在1984年推出Mac机的Multiplan（电子表格软件）之前，Microsoft曾特地请Arthur Anderson咨询公司进行测试。但是外界公司一般没有能力执行全面的软件测试。结果，一种相当厉害的破环数据的“Bug”迫使Microsoft公司为它的２万多名用户免费提供更新版本，代价是每个版本10美元，一共化了20万美元，可谓损失惨重。
  痛定思痛后，Microsoft公司的经理们得出一个结论：如果再不成立独立的测试部门，软件产品就不可能达到更高的质量标准。IBM和其它有着成功的软件开发历史的公司便是效法的榜样。但Microsoft公司并不照搬IBM的经验，而是有选择地采用了一些看起来比较先进的方法，如独立的测试小组，自动测试以及为关键性的构件进行代码复查等。Microsoft公司的一位开发部门主管戴夫·穆尔回忆说：“我们清楚不能再让开发部门自己测试了。我们需要有一个单独的小组来设计测试，运行测试，并把测试信息反馈给开发部门。这是一个伟大的转折点。”
  但是有了独立的测试小组后，并不等于万事大吉了。自从Microsoft公司在1984年与1986年之间扩大了测试小组后，开发人员开始“变懒”了。他们把代码扔在一边等着测试，忘了唯有开发人员自己才能阻止错误的发生、防患于未来。此时，Microsoft公司历史上第二次大灾难降临了。原定于1986年７月发行的Mac机的Word 3.0，千呼万唤方于1987年2月问世。这套软件竟然有700多处错误，有的错误可以破坏数据甚至摧毁程序。一下子就使Microsoft名声扫地。公司不得不为用户免费提供升级版本，费用超过了100万美元。[Cusumano 1995]
7.2.2 测试人员的分工
  从Microsoft公司的教训中可知，公司内部对产品的测试（称为α测试），需要开发人员与独立的测试小组共同参与。开发人员应该执行“白盒”测试，即测试源程序的逻辑结构以及实现细节（“白盒”是指看得见程序的内部结构）。而独立测试小组应该执行“黑盒”测试，即按照规格说明来测试程序是否符合要求（“黑盒”是指看不见程序的内部结构）。比如在测试一个模块时，“白盒”测试方法要对模块的所有代码进行单步跟踪测试。而“黑盒”测试方法只需测试模块的接口是否符合要求，它关心程序的外部表现而不是内部的实现细节。
  小型的软件公司可能没有条件设立独立的测试小组，也有可能测试小组人员不多而忙不过来。这时，可以让开发小组的成员相互测试对方的程序。
  这里要强调的是，α测试不能依赖于开发人员或者测试小组中的任意一方，必须是双方共同参与。“白盒测试”必须由开发者自己执行，因为别的测试人员无法了解到程序的内部实现细节。而“黑盒测试”必须由独立的测试人员执行，因为开发者难以做到客观、公正。开发者在测试自己的程序时存在一些弊病：
（1）开发者对自己的程序印象深刻，并总以为是正确的（自信是应该的）。倘若在设计时就存在理解错误，或因不良的编程习惯而流下隐患，那么他本人很难发现这类错误。
（2）开发者对程序的功能、接口十分熟悉，他自己几乎不可能因为使用不当而引发错误，这与大众用户的情况不太相似，所以自己测试程序难以具备典型性。
（3）程序设计有如艺术设计，开发者总是喜欢欣赏程序的成功之处，而不愿看到失败之处。让开发者去做“蓄意破坏”的测试，就象杀自己的孩子一样难以接受。即便开发者非常诚实，但“珍爱程序”的心理让他在测试时不知不觉地带入了虚假成份。
  软件产品正式发行前，在公司外部邀请一些用户对产品进行测试，称为β测试。β测试的涉及面最广，最能反映用户的真实愿望，但花费的时间最长，不好控制。一般地，软件公司与β测试人员之间有一种互利的协议。即β测试人员无偿地为软件公司作测试，定期递交测试报告，提出批评与建议。而软件公司将向β测试人员免费赠送或者以很大的优惠价格发行软件的正式版本。
7.3 测试的主要内容与常用方法
   
  有一次文学考试，问高尔基是哪国人。一考生乐极而吟：“尔基啊尔基，你若不姓高，我怎知你是中国人。”这是一种瞎猜法。如果这种方法用于软件测试，人累死也测不出什么结果来。
  不论是对软件的模块还是整个系统，总有共同的内容要测试，如正确性测试，容错性测试，性能与效率测试，易用性测试，文档测试等。“白盒测试”是指开发人员从程序内部对上述内容进行测试，而“黑盒测试”是指独立的测试人员从程序外部对上述内容进行测试。很多软件工程教材讲述了各种各样的测试方法并例举了不少示例[Pressman 1997] [Sommerville 1992] [杨文龙 1997]。本节简明地讲述常用的测试方法及其道理。
7.3.1 正确性测试
  正确性测试又称功能测试，它检查软件的功能是否符合规格说明。由于正确性是软件最重要的质量因素，所以其测试也最重要。
  基本的方法是构造一些合理输入，检查是否得到期望的输出。这是一种枚举方法。倘若枚举空间是无限的，那可惨了，还不如回家种土豆有盼头。测试人员一定要设法减少枚举的次数，否则没好日子过。关键在于寻找等价区间，因为在等价区间中，只需用任意值测试一次即可。等价区间的概念可表述如下：
  记（A, B）是命题f(x) 的一个等价区间，在（A, B）中任意取x1进行测试。
  如果f (x1) 错误，那么f (x) 在整个（A, B）区间都将出错。
  如果f (x1) 正确，那么f (x) 在整个（A, B）区间都将正确。
   上述测试方法称为等价测试，来源于人们的直觉与经验，可令测试事半功倍。
   还有一种有效的测试方法是边界值测试。即采用定义域或者等价区间的边界值进行测试。因为程序员容易疏忽边界情况，程序也“喜欢”在边界值处出错。
   例如测试的一段程序。凭直觉等价区间应是（0, 1）和（1, +∞）。可取x=0.5以及x=2.0进行等价测试。再取 x=0以及x=1进行边界值测试。
   有一些复杂的程序，我们难以凭直觉与经验找到等价区间和边界值，这时枚举测试就相当有难度。