软件测试之-单元测试
1、单元测试概念
1）单元测试是对软件基本组成单元进行的测试，如函数（fuction或procedure）或一个类的方法（method）。这里，基本单元不一定是指一个具体的函数（fuction或procedure）或一个类的方法（method），在具体实现时，也可能对应的是多个程序文件中的一组函数。
2）在软件系统中，单元也具有一些基本属性，如：明确的功能、规格定义、明确的与其他部分的接口定义等，可清晰的与同一程序的其他单元划分开来。
2、单元测试的目的
1)单元测试的目的在于发现各模板内部可能存在的各种错误，主要是基于白盒测试。
2)软件产品不仅仅包含代码，还包含各种文档，因此测试应从三方面考虑:
a.针对文档的测试;
b.针对代码的测试;
c.针对文档和代码是否一致的测试。
3）单元测试阶段，对应的文档时详细设计说明书，对应的代码是单元代码，因此单元测试的目的主要有三方面：
a.验证单元代码和详细设计文档的一致性;
b.跟踪详细设计文档中设计的实现，发现详细设计文档中存在的错误;
c.发现在编码过程中引入的错误(编码过程中引入的错误包含两类:和设计不符引入的错误;和设计相符但由于编码出现疏漏导致错误),这里其实是针对文档和代码是否一致的测试。
3、单元测试中常见错误（单元测试关注重点）
单元的常见错误一般出现在5个方面：代码的稳定、易读、规范、易维护、专业。
因此，单元测试的关注的重点有5点：单元接口、局部数据结构、边界条件、独立路径、出错处理，下列一一介绍。
1）单元接口
接口实际上就是输入输出对应关系的集合，如果数据不能正确的输入和输出，就谈不上进行其他测试，单元接口处常见错误：
a.被测单元的输入输出参数在个数、属性、顺序上和详细设计中的描述不一致；
b.修改了只做输入用的形式参数，可能会导致数据的错误修改；
c.约束条件通过形式参数来传送，导致函数间的控制耦合增大（耦合是指两个实体相互依赖于对方的一个度量）。
2）局部数据结构
在单元工作过程中，必须测试单元内部的数据能否保持完整性，包括内部数据的内容、形式及内部关系不发生错误。
对于局部数据结构，应该在单元测试中注意发现以下几类错误：
a.不正确或不一致的数据类型说明；
b.使用尚未赋值或尚未初始化的变量；
c.错误的初始值或错误的缺省值；
d.变量名拼写或书写错误。
3）独立路径
对基本执行路径和循环进行测试会发现大量的错误，常见的错误有：
a.运算的优先次序不正确或误解了运算的优先次序；
b.运算的方式错误；
c.不同数据类型的比较；
d.关系表达式中不正确的变量和比较符；
e.“差1错”。即不正确的多循环或少循环一次；
f.错误的或不可能的循环终止条件；
g.当遇到发散的迭代时不能终止的循环；
h.不适当地修改了循环变量等。
4）出错处理
比较完善的单元设计要求能预见出错条件，并设置适当的出错处理，以便在出错时，能对出错程序重新作安排，保证其逻辑上的正确性，出错处理模块常见的错误或缺陷有：
a.出错的描述难以理解；
b.出错的描述不足以对错误定位和确定出错的原因（这个错误由系统的安全级别来定）；
c.现实的错误与实际的错误不符；
d.对错误条件的处理不正确；
e.在对错误惊醒处理之前，错误条件已经引起系统的干预等。
5）边界条件
边界上出现错误是比较常见的，单元测试时，应当仔细的测试为限制数据处理而设置的边界条件。
需要注意与边界有关的数据类型如数值、字符、位置、数量、尺寸等，还需注意这些边界的首个、最后一个、最大值、最小值等特征，常见错误出现情况：
a.在n次循环的第n次，取最大最小值时容易发生错误；
b.特别要注意数据流，控制流中刚好等于、大于、小于确定的比较值时出现错误的可能性。
4、单元测试环境
在单元测试时，由于单元本身不是一个独立的程序，一个完整的可运行的软件系统并未构成，所以需要设置一些辅助测试单元，辅助测试单元有两种：驱动单元和桩单元。
1）驱动单元（Driver）
用来模拟被测试单元的上层单元，相当于被测函数的主程序，它接收测试数据，将相关数据传送到被测单元，启动被测单元，最后再输出实测结果。当被测单元能完成相关功能时，也可以不要驱动单元。
驱动单元，主要完成以下几个步骤
a.接受测试数据，包含测试用例的输入和预期输入；
b.把测试用例输入传送给要测试的单元，驱动被测单元执行；
c.将被测单元的实际输出和预期输出进行比较，得到测试结果；
d.将测试结果输出到指定位置。
2）桩单元（Stub）
指用来代替被测单元工作过程中调用的子单元，桩单元的功能是从测试角度模拟被测单元所调用的其他单元，桩单元需要针对不同的输入，返回不同的期望值，模拟不同的功能。如果被测单元为底层函数吗，则不需要设计桩单元。
桩单元的类型：系统函数、自定义函数。
桩单元模拟的单元可能是自定义函数：这些自定义函数可能尚未编写完成，为了测试被测单元，需要构造桩单元来替代他们；或者可能存在错误，会影响测试结果，给分析被测单元造成困难，因此需要构造正确无误的桩单元来达到隔离的目的。
3）构造单元的测试环境的主要工作
a.构造最小运行调度系统，即驱动单元，用以模拟被测单元的上一级单元;
b.模拟实现单元接口，即单元函数需调用的其他函数接口，即桩单元;
c.模拟生成测试数据和状态，为单元运行准备动态环境。
5、单元测试策略
一般的单元测试策略有3种：孤立的单元测试策略、自顶向下的单元测试策略、自底向上的单元测试策略。
1）孤立的单元测试策略（Isolation Unit Testing）
a.方法：不考虑每个模块与其他模块之间的关系，为每个模块设计桩模块和驱动模块;
每个模块进行独立的单元测试.
b.优点：最简单，最容易操作;
可以达到高的结构覆盖率;
可以并行开开展；
是纯粹的单元测试。
c.缺点：桩函数和驱动函数工作量很大，效率低。
2）自顶向下的单元测试策略（Top Down Unit Testing ）
a.方法：先对最顶层的单元进行测试，把顶层所调用的单元做成桩模块；
对第二层进行测试，使用上面已测试的单元做驱动模块；
如此类推直到测试完所有模块。
b.优点：可以节省驱动函数的开发工作量，测试效率较高。
c.缺点：随着被测单元一个一个被加入，测试过程将变得越来越复杂，并且开发和维护的成本将增加。
3）自底向上的单元测试策略（Bottom Up Unit Testing）
a.方法：先对模块调用层次图上最底层的模块进行单元测试，模拟调用该模块的模块做驱动模块；
然后再对上面一层做单元测试，用下面已被测试过的模块做桩模块；
以此类推，直到测试完所有模块。
b.优点：可以节省桩函数的开发工作量，测试效率较高。
c.缺点：不是纯粹的单元测试，底层函数的测试质量对上层函数的测试将产生很大的影响。
6、单元测试过程及主要活动
1）单元测试计划阶段：完成单元测试计划
2）单元测试设计阶段：完成单元测试方案
3）单元测试实现阶段：完成单元测试用例、单元测试教程、单元测试脚本及数据文件
4）单元测试执行阶段：执行单元测试用例。修改发现的问题并进行回归测试，提交单元测试报告
7、单元测试原则
1）对全新的代码或修改过的代码进行测试；
2）单元测试根据单元测试方案和计划进行，排除测试的随意性；
3）必须保证单元测试计划、单元测试方案、单元测试用例等经过评审；
4）当测试用力地测试结果与预期结果不一致时，单元测试的执行人员需如实记录实际的测试结果；
5）只有当测试计划中的结束标准达到时，单元测试才能结束；
6）对被测试单元需达到一定的代码覆盖率要求。
8、单元测试工具
1）代码静态分析工具
2）代码检查工具
3）测试脚本工具
4）覆盖率检测工具
5）内存检测工具
6）专为单元测试设计的工具
