3.3 自动化测试工具的原理
测试工具的优势在于可部分地替代人工的测试过程，能重复不断地执行，能精确判断数值和字符对象。自动化测试工具把测试用例用自动的方式执行，例如，自动地产生数据，自动地打开应用程序，自动地查找控件，自动地输入数据，自动地操作控件，自动地收集测试结果，自动地与预期结果进行比较等。
自动化功能测试工具可基于GUI层面进行测试，也可基于代码层面进行测试。只要实现了自动化执行测试用例，自动化地检查测试数据的测试工具，替代人工进行测试步骤的执行，从而验证应用程序是否满足了特定功能的测试工具，都可以称为自动化功能测试工具。
3.3.1 基于代码层面的功能自动化测试工具
基于代码层面的功能自动化测试工具主要是一些单元测试工具，例如JUnit、NUnit、MSTest等，这些工具直接访问被测试的应用程序的代码，对其中的类和函数进行调用，输入各种测试数据，检查函数的返回值，通过比较返回值与期待的值是否一致来判断测试是否通过。图3.2所示的是Visual Studio.NET 2005中的单元测试管理界面。
图3.2 Visual Studio.NET 2005中的单元测试管理界面
这种类型的工具主要实现了测试代码框架产生的自动化，例如，下面代码是Visual Studio.NET 2005中的单元测试框架MSTest为某个类的方法自动产生的单元测试代码框架：
// 以下代码由 Microsoft Visual Studio 2005 生成。
// 测试所有者应该检查每个测试的有效性。
using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;
using System;
using System.Text;
using System.Collections.Generic;
using AUT;
namespace TestProject1
{
/// <summary>
///这是 AUT.Form1 的测试类，旨在包含所有 AUT.Form1 单元测试
///</summary>
[TestClass()]
public class Form1Test
{
private TestContext testContextInstance;
/// <summary>
///获取或设置测试上下文，上下文提供有关当前测试运行及其功能的信息。
///</summary>
public TestContext TestContext
{
get
{
return testContextInstance;
}
set
{
testContextInstance = value;
}
}
#region 附加测试属性
//
//编写测试时，可使用以下附加属性:
//
//使用 ClassInitialize 在运行类中的第一个测试前先运行代码
//
//[ClassInitialize()]
//public static void MyClassInitialize(TestContext testContext)
//{
//}
//
//使用 ClassCleanup 在运行完类中的所有测试后再运行代码
//
//[ClassCleanup()]
//public static void MyClassCleanup()
//{
//}
//
//使用 TestInitialize 在运行每个测试前先运行代码
//
//[TestInitialize()]
//public void MyTestInitialize()
//{
//}
//
//使用 TestCleanup 在运行完每个测试后运行代码
//
//[TestCleanup()]
//public void MyTestCleanup()
//{
//}
//
#endregion
/// <summary>
///Add (int, int) 的测试
///</summary>
[DeploymentItem("AUT.exe")]
[TestMethod()]
public void AddTest()
{
Form1 target = new Form1();
TestProject1.AUT_Form1Accessor accessor =
new TestProject1.AUT_Form1Accessor(target);
int i = 0; // TODO: 初始化为适当的值
int j = 0; // TODO: 初始化为适当的值
int expected = 0;
int actual;
actual = accessor.Add(i, j);
Assert.AreEqual(expected, actual, "AUT.Form1.Add 未返回所需的值。");
Assert.Inconclusive("验证此测试方法的正确性。");
}
}
}
在代码框架的背后，单元测试框架负责查找和调用被测试的类和方法，通过代码反射机制可以访问到被测试代码中的所有方法和属性。另外，单元测试框架会提供一系列的Assert类，使用这些Assert类可以简化测试结果检查、判断的工具。
在执行单元测试时，单元测试框架负责加载包含测试类的程序集文件，通过查找里面的测试类和测试方法标识来加载测试方法，例如，上面代码中的“[TestMethod()]”就是用于标识其中的测试方法。
3.3.2 基于浏览器和DOM对象模型的功能自动化测试工具
另外一种自动化的功能测试工具是基于浏览器和DOM对象模型开发的，例如Selenium、Watir等，这些测试工具直接访问Web浏览器，利用脚本语言操纵浏览器和Web页面中包含的DOM对象，从而达到模拟用户控制浏览导航、页面元素的操纵等效果，并且直接获取DOM对象的属性，从而获得Web页面元素的各种属性，通过这些属性可判断测试步骤的结果是否正确。图3.3所示的是可作为插件嵌入到Mozilla Firefox浏览器中的Selenium IDE的测试界面。
图3.3 Selenium IDE的测试界面
HTML DOM（Document Object Model）是一个HTML文档的编程接口，它定义了HTML的标准对象集合，并且定义了标准的访问和操纵HTML对象的方式。HTML DOM接口让测试人员可以访问和操纵HTML文档的内容。图3.4所示的界面是使用了一个名为“IE DOM Inspector”的工具查看到的Web页面中的DOM对象。
图3.4 IE DOM Inspector的界面
如果熟悉和了解DOM的原理，那么完全可以自己动手编写一个基于浏览器和DOM的Web页面自动化测试工具，例如，下面的C#代码就是一个简单的例子：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
// 引用Microsoft.mshtml的HTML接口
using mshtml;
// 引用IE对象
using SHDocVw;
namespace WebAutomatedTest1
{
public partial class Form1 : Form
{
static AutoResetEvent documentComplete = new AutoResetEvent(false);
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
InternetExplorer ie = null;
// 启动IE的进程
Process p = Process.Start("iexplore.exe", "about:blank");
// 等待一段时间，让IE启动
Thread.Sleep(3000);
if (p == null)
{
MessageBox.Show("不能启动IE！");
return;
}
SHDocVw.ShellWindows allBrowsers = new SHDocVw.ShellWindows();
// 附加到IE进程
int i = 0;
while (i < allBrowsers.Count && ie == null)
{
InternetExplorer browser = (InternetExplorer)allBrowsers.Item(i);
if (browser.HWND == (int)p.MainWindowHandle)
ie = browser;
++i;
}
if (ie == null)
{
MessageBox.Show("不能附加到IE！");
return;
}
ie.DocumentComplete +=
new DWebBrowserEvents2_DocumentCompleteEventHandler(ie_DocumentComplete);
object nil = new object();
ie.Navigate("http://127.0.0.1:9462/WebUT/default.aspx",
ref nil,ref nil,ref nil,ref nil);
documentComplete.WaitOne();
HTMLDocument Doc = (HTMLDocument)ie.Document;
HTMLInputElement textBox =
(HTMLInputElement)Doc.getElementById("TextBox1");
textBox.value = "123";
HTMLInputElement button =
(HTMLInputElement)Doc.getElementById("Button1");
button.click();
// 验证,如果Label1的值等于123，则表示测试通过
HTMLSpanElement label =
(HTMLSpanElement)Doc.getElementById("Label1");
if (label.innerText == "123")
{
MessageBox.Show("测试通过！");
}
else
{
MessageBox.Show("测试不通过！");
}
}
private static void ie_DocumentComplete(object pDisp, ref object URL)
{
documentComplete.Set();
}
}
}
3.3.3 基于GUI对象识别的测试工具原理
目前，大部分自动化功能测试工具，尤其是商业的测试工具，都是基于GUI对象识别技术来设计的。基于GUI层面的测试需要与各种界面元素打交道，而且不同的编程语言和开发工具开发的应用程序在界面的表现、事件的响应上都略有不同，因此，设计基于GUI层面的自动化功能测试工具会更为复杂些。
Windows的API中封装了很多可用于自动化测试编程的函数，例如FindWindow、GetWindowRect等函数。这些函数可在编程语言或脚本代码中进行调用，从而实现自动化测试编程。例如，下面的C#代码封装了user32.dll中的FindWindow函数， 实现查找指定类型和名称的控件的功能：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace LowLevelGUITest
{
public class Automation
{
// 引入user32.dll中的FindWindow函数
[DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
static extern IntPtr FindWindow(string lpClassName, string lpWindowName);
// 查找控件方法
public IntPtr FindControl(string ClassName,string ControlName)
{
// 返回控件句柄
return FindWindow(ClassName, ControlName);
}
}
}
可用下面的C#代码来调用这个封装的函数：
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Automation automation = new Automation();
// 查找名为AUT的窗体
IntPtr p =
automation.FindControl("WindowsForms10.Window.8.app.0.378734a","AUT");
// 判断是否找到控件
if (p == IntPtr.Zero)
{
Console.WriteLine("找不到指定的控件！");
}
}
如果想进一步了解GUI对象识别的原理，可以打开Visual Studio.NET 2005自带的Spy++，如图3.5所示。
图3.5 Spy++的界面
Spy++中的搜索查找控件功能就是这种对象识别原理的体现。例如，在图3.6所示的界面中，可以看到某个指定的窗口的句柄、标题、类。
图3.6 Spy++中的搜索查找控件功能
3.3.4 反射机制在自动化功能测试工具中的使用
在基于GUI对象识别和控制的自动化测试工具中，过去一直依赖于Windows API函数的调用。而随着新的编程语言和平台的出现，涌现了很多新的语言特性，这些语言特性可用于自动化测试工具的设计，例如反射机制就是其中一项技术。
程序集包括模块，模块包含类型，类型包含成员。在.NET和Java中，都提供了反射的机制，反射提供了封装程序集、模块和类型的对象，可以通过反射动态地创建类型的实例，将类型绑定到现有对象，或者从现有对象中获取类型，然后调用类型的方法或访问其字段和属性。
反射机制可被用在测试中，通过反射来加载被测试程序，获取被测试程序的各种属性，触发被测试程序的各种事件，从而达到自动化测试的目的。例如，下面的C#代码通过反射机制读取程序中textBox1控件的Text属性：
// 获取控件属性
static object GetControlPropertyValue(string controlName,
string propertyName)
{
if (AUTForm.InvokeRequired)
{
Thread.Sleep(1000);
return AUTForm.Invoke
(new GetControlPropertyValueHandler(GetControlPropertyValue),
new object[] { controlName, propertyName });
}
// 获取类型
Type t1 = AUTForm.GetType();
// 获取类型中的成员
FieldInfo fi = t1.GetField(controlName, BindingFlags.Public |
BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static | BindingFlags.Instance);
object ctrl = fi.GetValue(AUTForm);
Type t2 = ctrl.GetType();
// 获取成员中的属性
PropertyInfo pi = t2.GetProperty(propertyName, BindingFlags.Public |
BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static | BindingFlags.Instance);
// 返回控件属性值
return pi.GetValue(ctrl, new object[0]);
}
delegate object GetControlPropertyValueHandler(string controlName, string propertyName);
而下面的C#代码则通过反射机制调用控件的方法，模拟用户点击按钮的过程：
// 模拟用户点击按钮
InvokeMethod("button1_Click", new object[] { null, new EventArgs() });
// 调用控件方法
static void InvokeMethod(string methodName, params object[] parms)
{
if (AUTForm.InvokeRequired)
{
Thread.Sleep(1000);
AUTForm.Invoke(new InvokeMethodHandler(InvokeMethod),
new object[] { methodName, parms });
return;
}
// 获取类型
Type t = AUTForm.GetType();
// 获取类型中的指定方法
MethodInfo mi = t.GetMethod(methodName, BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static | BindingFlags.Instance;
// 调用方法
mi.Invoke(AUTForm, parms);
}
delegate void InvokeMethodHandler(string methodName, params object[] arms);
3.3.5 UI Automation在自动化功能测试工具中的使用
随着.NET 3.0和Vista的发布，微软提供了一套崭新的Windows界面框架，名为“UI Automation”，UI Automation在所有支持Windows Presentation Foundation（WPF）的操作系统中都可以使用。
UI Automation提供了一套对Windows界面的可编程的访问机制，同时也为测试自动化工具提供了一个新的思路。例如，在使用QTP的.NET插件对WPF控件进行测试时，就可以使用AutomationElement来访问控件属性，再例如，下面脚本通过AutomationElement访问Test4窗体控件的Name属性：
'通过AutomationElement访问控件属性
msgbox WpfWindow("Test4").AutomationElement.Current.Name
3.3.6 QTP对象识别技术
有了前面的基础，就不难理解QTP的工作原理了。QTP同样是通过查找应用程序界面中的各个控件的属性来判断是否与测试对象匹配，例如QTP中提供的“Object Spy”功能，就可以把某个界面控件的基本属性列举出来，如图3.7所示。
另外，还可以根据控件的类型，把其拥有的可操作的方法列举出来，如图3.8所示。
针对不同平台和语言编写的控件，QTP会采用不同的对象识别方法，但是共通的一点是，通过查找对象属性，依据该控件与其他控件能区分的属性来判断其身份，例如控件的类名、控件的文本等。QTP中的“Object Identification”界面中提供了一个可供测试员调整的对象识别配置器，如图3.9所示。
图3.7 QTP的“Object Spy”功能 图3.8 使用“Object Spy”查看控件可操作的方法
图3.9 QTP的“Object Identification”界面
其中“Mandatory Properties”中的属性是强制性的判断准则，“Assistive Properties”中的属性用于辅助性地判断。
单击“Add/Remove”按钮，可在如图3.10所示的界面中添加更多的属性用于唯一地标识和区别某个控件实例。
