嵌入式软件测试笔记12 | 什么是状态转换测试？如何开展？
12 | 什么是状态转换测试？如何开展？
1 状态转换测试简介
- 嵌入式系统有些表现出基于状态的行为，设计此系统可使用基于状态的建模；
- 在设计过程中，创建的模型可作为测试设计的基础；
- 以下将描述基于状态的模型来导出测试用例的技术。
1.1 基于状态的测试设计技术
- 此技术目标是：验证事件、动作、行为与转台转换之间的关系；
- 通过此技术，可判定系统基于状态的行为是否满足系统的规范集合。
1.2 系统行为
分三种类型：
- 简单行为；
- 连续行为；
- 基于状态的行为。
2 故障类别
基于状态的行为出现错误的三种原因：
- 状态图无法表示系统功能规范的正确转换；
- 状态去的语法不一致或不正确；
- 从状态图到代码的转换。
以下是状态图和软件中可能发生的故障。
2.1 状态
- 没有进入转换的状态；
- 遗漏初始状态，需定义状态图中的所有路径；
- 额外状态（系统生成比状态图中多的状态）；
- 遗漏状态（系统中没有给出状态图中给出的状态）；
- 破坏性生态（转换到无效状态而导致系统崩溃）。
2.2 防护
- 防护必须指向转换而不是状态；
- 完成事件转换上的防护；
- 初始转换上的防护；
- 重叠防护；
- 防护为false但仍有转换发生；
- 错误的防护实现。
2.3 转换
- 必须有一个接收状态与一个最终状态；
- 相互矛盾的转换；
- 遗漏或错误转换；
- 遗漏或错误动作。
2.4 事件
- 遗漏事件；
- 隐含路径；
- 一个没有定义的事件做出响应。
2.5 其它
- 在正交区域使用同步；
- 规范故障可使用审查清单进行覆盖，如下：
3 状态转换测试技术
3.1 编写状态-事件表
- 状态图是编写状态-事件表的起点；
- 编写状态-事件表给出状态与事件的关系；
- 如下是一个简化的录音机（VCR）状态图：
- 由上述状态图可编写出状态-事件表：
3.2 编写转换树
- 状态-事件表被用于编写转换树；
- 初始状态为转换树的根；
- 以下为VCR的转换树：
3.3 编写合法测试用例的测试脚本
- 借助以上转换树和状态-事件表可编写合法测试用例的测试脚本；
- 转换树中每一条路径是一个测试用例；
- 如下是部分从VCR状态图导出的测试用例：
3.4 编写非法测试用例的测试脚本
- 可从状态-事件中得到非法的状态-事件组合；
- 非法的状态-事件是指在该特定状态时，系统没有指定要对该事件做出响应；
- 部分非法测试用例的测试脚本如下：
3.5 编写测试脚本防护
- 以下为防护编写的测试用例的测试脚本：
4 广泛性和实用性
4.1 广泛性
- 测试深度被用于计算测试覆盖率；
- 有关公式如下：
n：表示转换次数（也用于测试深度）
1次转换覆盖率/0次切换覆盖率 = 执行的转换数/状态模型中的转换总数
2次转换覆盖率/1次切换覆盖率 = 执行的两次转换的序列数/状态模型中两次转换的序列总数
状态-事件覆盖程度 = （状态数-执行的事件对）/（状态数*事件数）
4.2 故障检测
- 测试深度是指测试基于状态的行为所需的最少工作；
- 测试效果与故障检测的关系：
| 故障类别 | 合法测试用例 | 非法测试用例 | 边界值分析 | 更深层次的测试 |
|---|---|---|---|---|
| 额外状态 | + | + | + | + |
| 遗漏状态 | + | - | - | - |
| 破坏性状态* | - | +/- | +/- | + |
| 重复防护 | - | - | +/- | - |
| 防护为false的转换 | - | - | + | - |
| 相互矛盾的转换 | + | - | - | - |
| 遗漏或错误转换 | + | + | + | +/- |
| 遗漏或错误动作 | + | - | - | +/- |
| 遗落或错误事件 | + | - | - | +/- |
| 隐含路径 | - | + | + | +/- |
-：检测出故障的希望很渺茫
+：检测出故障的概率很大
+-：检测出故障的概率很小
*：进行更深层次的测试可能不足以检测出破坏性状态
4.3 实用性和可用性
- 影响实用性的因素：
步进方式；
重置选项；
状态设置；
状态、转换、输入、输出与事件进行唯一性编码；
转换跟踪。
