軟件測試是根據(jù)軟件開發(fā)各階段的規(guī)范和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計一批測試用例，并利用這些測試用例執(zhí)行程序的過程。軟件測試采用人工或自動的手段運行軟件系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)軟件中的缺陷，從而保證軟件的質(zhì)量。

軟件測試是隨著軟件的出現(xiàn)而產(chǎn)生的。20世紀(jì)50年代，軟件測試主要以調(diào)試為主，直到1957年，隨著查爾斯·貝克《軟件測試的發(fā)展》一書的出版，才開始與調(diào)試區(qū)分開來。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，軟件的復(fù)雜度越來越高，軟件測試的意義也開始受到重視。許多學(xué)者開始出版專著來描述軟件測試的定義和目標(biāo)。到了20世紀(jì)80年代，開發(fā)團隊不再只是尋找和修復(fù)軟件缺陷，而是在真實環(huán)境中測試應(yīng)用程序。在20世紀(jì)90年代，軟件行業(yè)開始快速發(fā)展，從測試轉(zhuǎn)向更全面的質(zhì)量保證過程。整個測試的生命周期擴展為由規(guī)劃、分析、設(shè)計、開發(fā)、執(zhí)行和維護(hù)組成，即測試開始貫穿整個軟件生命周期。21世紀(jì)以來，軟件質(zhì)量的重要性得到了全球的認(rèn)可，智能測試時代正式開啟。

軟件測試的方法包括黑盒測試、白盒測試和灰盒測試，根據(jù)測試過程又可分為單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試。軟件測試的目的不僅僅是簡單地糾正軟件錯誤和遺漏，更重要的是督促項目經(jīng)理及時準(zhǔn)確地了解軟件中潛在的漏洞和風(fēng)險，以便在明確錯誤的基礎(chǔ)上采取有效的補救措施，并研究其原因和相應(yīng)的分布特征。

軟件測試伴隨著軟件的出現(xiàn)。20世紀(jì)50年代，計算機誕生后不久，英國計算機科學(xué)家圖靈給出了軟件測試的最初定義。他認(rèn)為測試是證明程序正確性的一種極端實驗形式。但在那個時候，軟件測試相對于軟件開發(fā)還處于次要地位。軟件測試的含義相對狹窄，開發(fā)者將測試等同于“調(diào)試”，主要針對機器語言和匯編語言。直到1957年，隨著查爾斯·貝克《軟件測試的發(fā)展》一書的出版，它才開始與調(diào)試區(qū)分開來，這也是軟件測試史上的一個重要里程碑。

直到20世紀(jì)70年代，隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，軟件的復(fù)雜程度越來越高，軟件測試的意義開始受到重視。1972年，第一次正式的軟件測試會議在北卡羅來納大學(xué)召開。1975年，約翰·古德·奧弗和蘇珊·格哈特發(fā)表了一篇題為《測試數(shù)據(jù)選擇原則》的文章，引起了許多研究者的注意。1979年，Glendford J.Myers出版了一本在軟件測試領(lǐng)域非常重要的書《軟件測試的藝術(shù)》，書中描述了軟件測試的定義和目標(biāo)。

到了80年代，人們的質(zhì)量意識越來越高，開發(fā)團隊不再只是發(fā)現(xiàn)和修復(fù)軟件錯誤，而是在真實環(huán)境中測試應(yīng)用程序。1983年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提出了測試領(lǐng)域兩個著名的術(shù)語:驗證和確認(rèn)，即V&V理論。同年，IEEE提出的軟件工程術(shù)語也對軟件測試進(jìn)行了定義，指出軟件測試是通過人工或自動手段運行或測試一個軟件系統(tǒng)的過程。

在20世紀(jì)90年代，軟件行業(yè)開始快速發(fā)展，從測試轉(zhuǎn)向更全面的質(zhì)量保證過程。整個測試的生命周期擴展為由規(guī)劃、分析、設(shè)計、開發(fā)、執(zhí)行和維護(hù)組成，即測試開始貫穿整個軟件生命周期。同時，軟件規(guī)模的快速增長反映了人工測試的低效率，一些測試工具開始發(fā)展，提高了軟件測試的自動化程度。

21世紀(jì)以來，軟件質(zhì)量的重要性已經(jīng)得到全球的認(rèn)可。世界各地的標(biāo)準(zhǔn)化組織開始為軟件質(zhì)量制定標(biāo)準(zhǔn)和最佳實踐。隨著人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，軟件測試的方法也在不斷改進(jìn)，敏捷測試開始流行。它以小增量開發(fā)和測試系統(tǒng)，通常在編寫代碼、故事或功能之前。在軟件測試工具方面，商業(yè)軟件測試工具如捕獲/回放工具、Web測試工具、性能測試工具、代碼測試工具等大量涌現(xiàn)。2023年，在2023世界人工智能大會上，出現(xiàn)了大規(guī)模模型測試技術(shù)，可以更深入、更全面地了解軟件的功能和性能，從而更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)中可能出現(xiàn)的問題和錯誤。

測試目的

軟件測試的目的是檢查被測系統(tǒng)是否滿足規(guī)定的要求，或者找出預(yù)期結(jié)果與實際結(jié)果之間的差異。通過測試和分析錯誤的原因和趨勢，促使項目經(jīng)理及時準(zhǔn)確地了解軟件中潛在的漏洞和風(fēng)險，以便在明確錯誤的基礎(chǔ)上，采取有效的補救措施，研究其原因和相應(yīng)的分布特征。最后，對軟件的功能、性能和要求進(jìn)行了驗證。

測試原理

軟件測試一般是從用戶和開發(fā)者的角度進(jìn)行的。通過測試，可以為開發(fā)者提供修改建議，從而為用戶提供軟件質(zhì)量和合格的軟件產(chǎn)品。測試原理可總結(jié)如下:

持續(xù)測試

盡早地、持續(xù)地進(jìn)行測試可以充分地發(fā)現(xiàn)缺陷。IBM360操作系統(tǒng)的歷史教訓(xùn)表明，缺陷修復(fù)的成本隨著每個階段的延遲而增加，軟件缺陷的積累和放大效應(yīng)是軟件危機的最主要原因。此外，軟件測試不應(yīng)僅被視為軟件開發(fā)的一個獨立階段，而應(yīng)貫穿整個軟件生命周期。

不完全覆蓋：一個程序的完整測試意味著測試后不會發(fā)現(xiàn)其他軟件錯誤，但這是不可能的。即使是小規(guī)模的軟件或軟件產(chǎn)品，邏輯路徑和輸入數(shù)據(jù)的組合也幾乎是無限的，測試人員基本上不可能完全檢查和覆蓋測試對象。

避免開發(fā)人員自測：測試應(yīng)該由獨立的軟件評估機構(gòu)或測試團隊來完成，而不是由開發(fā)人員來完成。這是因為開發(fā)人員有一定的思維定勢，他們設(shè)計的測試用例偏向于使用正常數(shù)據(jù)，而測試需要異常數(shù)據(jù)和邊界數(shù)據(jù)。

設(shè)計測試案例：測試用例是指執(zhí)行條件和預(yù)期結(jié)果的集合，是為被測試內(nèi)容確定的一組信息，是為獲得最佳測試效果或高效暴露隱藏錯誤而設(shè)計的測試數(shù)據(jù)。測試用例應(yīng)該涵蓋合法和非法輸入、邊界條件和特殊條件，例如網(wǎng)絡(luò)中斷或電源故障。測試用例遵循“5C原則”:準(zhǔn)確、清晰、簡潔、完整、一致，從而揭示隱藏的錯誤。

安排測試計劃：在軟件測試前制定的測試計劃中，要結(jié)合多種有針對性的測試方法，列出所有可利用的資源，建立明確的測試目標(biāo)，本著嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的原則做好測試前的準(zhǔn)備工作，避免測試的隨意性。合理的測試計劃有助于測試的順利有序進(jìn)行。

v型

v模型體現(xiàn)了開發(fā)任務(wù)和測試任務(wù)是同等活動、同等重要的思想。V模型的左右兩邊構(gòu)成了英文字母V的兩邊，左邊代表軟件開發(fā)過程，右邊描述了相應(yīng)的集成和測試過程。通過不斷組合軟件組件，形成一個更大的子系統(tǒng)。v模型將測試分為不同的層次，每個層次都有自己的主要測試關(guān)注點和不同的測試目的。主要開發(fā)活動包括用戶需求、需求分析和系統(tǒng)設(shè)計、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和編碼，相應(yīng)的測試層次包括單元測試、集成測試、確認(rèn)測試和系統(tǒng)測試及驗收測試。

w模型

W模型在V模型的基礎(chǔ)上，在軟件開發(fā)的每個階段增加了驗證和確認(rèn)活動，由兩個V組成，分別代表開發(fā)和測試過程，避免了最初的設(shè)計錯誤帶入代碼后再進(jìn)行驗證，導(dǎo)致程序錯誤難以追溯的問題。它強調(diào)測試過程伴隨著整個軟件開發(fā)過程，測試對象不僅是可運行的程序，還包括軟件需求規(guī)格說明、設(shè)計和源代碼，有利于盡早發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計過程中的問題。在W模式中，開發(fā)和測試活動都保持一種關(guān)系，只有前一階段結(jié)束，才能正式開始下一階段。

h模型

h模型將測試準(zhǔn)備和測試執(zhí)行分開，形成一個完全獨立的過程。測試準(zhǔn)備包括測試需求分析、測試計劃、測試設(shè)計、測試用例以及測試驗證，測試執(zhí)行包括測試操作、測試報告、缺陷分析以及回歸測試。當(dāng)某個測試時間點準(zhǔn)備好了，軟件測試就會從測試準(zhǔn)備階段進(jìn)入測試執(zhí)行階段，進(jìn)行測試執(zhí)行活動，不同的測試活動類會按照一定的順序或者重復(fù)進(jìn)行。

x模型

x模型強調(diào)單元測試和集成測試，是對V模型和W模型的改進(jìn)。在X模型的左側(cè)，針對單個的程序片段描述了單獨的編碼和測試，然后通過頻繁的交接最終整合成可執(zhí)行的程序。x模型還定位了探索性測試，探索性測試是一種特殊類型的沒有事先計劃的測試，可以幫助測試人員發(fā)現(xiàn)更多測試計劃之外的軟件錯誤。

按測試狀態(tài)分類

靜態(tài)試驗：靜態(tài)測試是指在不運行程序本身的情況下，僅通過分析或檢查源程序的語法、結(jié)構(gòu)、過程和接口來檢查程序的正確性。對需求說明書、軟件設(shè)計說明書和源程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、流程圖分析和符號執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)故障。靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。靜態(tài)測試從軟件開發(fā)過程的早期開始，在開發(fā)的早期識別缺陷，從而幫助提高軟件質(zhì)量。

動態(tài)測試：動態(tài)測試是指運行被測程序，檢查運行結(jié)果與預(yù)期結(jié)果的差異，分析運行效率、健壯性等性能。動態(tài)測試包括三個部分:構(gòu)建測試用例，執(zhí)行程序，分析程序的輸出結(jié)果。動態(tài)測試是在編碼和開發(fā)之后進(jìn)行的，目的是驗證軟件在不同場景下的功能和行為。結(jié)果包括功能、基礎(chǔ)、系統(tǒng)、性能和可用性測試。

按執(zhí)行階段分類

白盒測試：白盒測試側(cè)重于程序的內(nèi)部邏輯和結(jié)構(gòu)，從開發(fā)者的角度直接測試源代碼。其核心在于通過分析代碼而不進(jìn)行功能測試來發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷或錯誤。這種測試方法可以徹底檢查代碼的每一個分支和路徑，保證高代碼覆蓋率，但其缺點也很明顯，比如不驗證軟件規(guī)格說明的正確性，對測試人員要求高。白盒測試的類型包括分支測試、路徑測試和語句測試。在設(shè)計白盒測試的測試用例時，根據(jù)程序的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，一般采用邏輯覆蓋的方法來設(shè)計測試用例。常見的邏輯覆蓋包括語句覆蓋、判斷覆蓋、表達(dá)式覆蓋、條件覆蓋、判斷條件覆蓋、條件值組合覆蓋和路徑覆蓋。

黑盒測試：黑盒測試側(cè)重于被測軟件的功能實現(xiàn)，被測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作對測試人員來說是不可見的。測試人員將被測軟件系統(tǒng)視為一個黑盒，不需要關(guān)心盒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特征，只需要關(guān)注軟件產(chǎn)品的輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果，從而檢查軟件產(chǎn)品是否符合其功能描述。與白盒測試相比，黑盒測試的測試數(shù)據(jù)更容易生成，但會造成程序路徑的漏洞，難以發(fā)現(xiàn)復(fù)雜程序中隱藏的問題。黑盒測試用例的設(shè)計方法主要有等價類劃分、邊界值分析、決策表法、因果圖分析等。

灰箱測試：灰盒測試是一種綜合性的測試方法，介于白盒測試和黑盒測試之間。它不僅關(guān)注輸出和輸入的正確性，還關(guān)注程序的內(nèi)部情況。灰盒測試是基于程序的主要功能和性能，測試方法主要是根據(jù)程序流程圖、需求說明書和測試人員的實踐經(jīng)驗設(shè)計的。

按測試過程分類

單元測試：單元測試是檢查代碼的最小可測試部分的過程，它驗證應(yīng)用程序中的單個組件(通常是函數(shù)或方法)以確保其正確性。單元測試的目的是驗證代碼塊是否按照開發(fā)人員預(yù)期的邏輯執(zhí)行。在單元測試中，您通過提供輸入值和檢查輸出結(jié)果的斷言(真或假)來與代碼塊進(jìn)行交互。

集成測試：集成測試是在單元測試的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計要求對所有模塊進(jìn)行集成的測試，主要驗證模塊之間的組裝功能和接口是否安裝正確，主要目的是檢測軟件與概要設(shè)計說明的符合程度。

系統(tǒng)測試：系統(tǒng)測試是將通過集成測試的軟件系統(tǒng)與計算機硬件、外圍設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等其他要素相結(jié)合的一系列測試工作。在實際運行環(huán)境中，其目的是驗證系統(tǒng)是否滿足需求規(guī)約，找出與需求規(guī)約不一致或矛盾的地方，通常由獨立的測試團隊完成。

驗收測試：驗收測試是軟件應(yīng)用部署前的最后一項測試操作，分為正式驗收測試(UAT)和非正式驗收測試(α測試和β測試)。

回歸測試：回歸測試主要是指對軟件測試或其他活動中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修改后的重新測試，目的是驗證修改后缺陷是否得到了正確修復(fù)，同時需要關(guān)注是否引入了新的缺陷或其他代碼是否存在缺陷或錯誤。

功能和非功能測試：功能測試用于驗證軟件應(yīng)用程序的功能。在功能可測試性中，通過給出值、確定輸出和用期望值驗證實際輸出來測試每個功能，這涉及測試軟件的特性和功能，如輸入/輸出、錯誤處理和用戶界面。非功能性測試用于測試非功能性參數(shù)，側(cè)重于軟件的非功能性方面，如軟件可靠性、負(fù)載測試、性能和責(zé)任。非功能測試的主要目的是根據(jù)非功能參數(shù)測試軟件系統(tǒng)的讀取速度。

特性試驗：性能測試是指在一定的軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下測試系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)，主要測試其特性是否能滿足特性的性能要求。常見的性能指標(biāo)包括并發(fā)、響應(yīng)時間、每秒處理的事務(wù)數(shù)、吞吐量、點擊率、訪問量和硬件資源。

軟件測試

自動化測試：自動化測試是一種允許計算機代替測試人員測試軟件的技術(shù)。通過自動化測試工具或其他手段，按照測試工程師預(yù)定的計劃進(jìn)行自動化測試。軟件測試自動化的原理和方法主要包括:直接靜態(tài)和動態(tài)分析、測試過程的捕獲和回放、測試腳本技術(shù)、虛擬用戶技術(shù)和測試管理技術(shù)?；镜淖詣踊瘻y試框架包括模塊化測試框架、測試庫框架和關(guān)鍵字驅(qū)動或表格驅(qū)動的測試框架。

體積測試：容量測試是指檢查系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量下運行時，即使是在最大或更多數(shù)據(jù)的測試環(huán)境下，系統(tǒng)是否會出現(xiàn)問題，即設(shè)置極限或極限值。容量測試是面向數(shù)據(jù)的，其目的是表明系統(tǒng)能夠處理目標(biāo)內(nèi)確定的數(shù)據(jù)容量。

破壞性試驗：破壞性測試(DT)通過將軟件應(yīng)用程序置于極端條件下來識別漏洞和弱點。該方法包括輸入模糊測試、故障注入和壓力測試等多種技術(shù)，系統(tǒng)地應(yīng)用于評估軟件在壓力下的響應(yīng)模式。通過模擬不利的場景，破壞性測試有助于發(fā)現(xiàn)和解決漏洞，從而增強軟件應(yīng)用程序的整體健壯性和安全性。

變態(tài)試驗：變形測試(MT)可以通過驗證程序執(zhí)行結(jié)果是否滿足某種“關(guān)系”來判斷程序執(zhí)行結(jié)果是否正確。該技術(shù)可以有效解決預(yù)期結(jié)果難以構(gòu)建的問題。蛻變測試的過程包括篩選原始測試用例，構(gòu)造一組蛻變關(guān)系，基于蛻變關(guān)系將原始測試用例轉(zhuǎn)化為衍生測試用例，用原始和衍生測試用例執(zhí)行程序兩次，判斷程序的正確性。

更新試驗：恢復(fù)測試是測試工程師對應(yīng)用程序進(jìn)行測試，以檢查軟件或應(yīng)用程序從災(zāi)難或崩潰中恢復(fù)的程度，從而驗證應(yīng)用程序在經(jīng)歷任何軟件、硬件崩潰或網(wǎng)絡(luò)故障后，可以多快、多好地改進(jìn)或?qū)W習(xí)軟件的功能。

安全試驗：安全測試用于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的漏洞，并確定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和資源是否受到保護(hù)，以防可能的入侵者。安全測試包括滲透測試、應(yīng)用安全測試、API安全測試、漏洞管理、配置掃描等。

壓力測試：壓力測試是用來檢查軟件超出正常功能限制的可訪問性和健壯性的測試，主要考慮關(guān)鍵軟件。壓力測試的主要目的是確認(rèn)軟件不會因為計算資源不足而崩潰，有助于確定軟件應(yīng)用在整個極端負(fù)載下的數(shù)據(jù)完整性。壓力測試可用于發(fā)現(xiàn)硬件和數(shù)據(jù)損壞問題。

軟件測試的過程大致可以分為測試計劃和控制、測試分析和設(shè)計、測試實現(xiàn)和執(zhí)行、測試評估和報告以及測試結(jié)束活動。

測試計劃和控制：測試計劃是描述要進(jìn)行的軟件測試活動的范圍、方法、資源和進(jìn)度的文件；是對整個信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件進(jìn)行組裝測試和確認(rèn)測試的安排。這個階段確定測試項目、要測試的特性、測試任務(wù)、誰執(zhí)行任務(wù)、各種可能的風(fēng)險等。測試計劃的實施可以有效防范計劃的風(fēng)險，保證計劃的順利實施。

測試分析和設(shè)計：測試設(shè)計階段是將測試規(guī)劃階段制定的測試需求細(xì)分為若干個可執(zhí)行的測試流程，為測試工作的開展確立目標(biāo)、方向、策略、進(jìn)度、風(fēng)險控制等事項，主要體現(xiàn)在測試策略的選擇、測試方法和測試程序的設(shè)計，即編寫測試計劃。測試計劃主要是細(xì)化測試需求，分析測試用例的設(shè)計方法，規(guī)劃測試環(huán)境，選擇測試工具。

測試實施和執(zhí)行：測試實施階段主要根據(jù)測試方案的設(shè)計完成，包括測試腳本的開發(fā)和測試用例的編寫。測試腳本通常用于自動化測試和性能測試，根據(jù)自動化測試和性能測試場景的目標(biāo)開發(fā)相應(yīng)的測試腳本，測試用例主要用于指導(dǎo)測試執(zhí)行。在這個階段，測試人員需要構(gòu)建和維護(hù)測試環(huán)境，以確保測試執(zhí)行環(huán)境和測試管理(配置管理和缺陷管理)的可用性。

測試評估和報告：測試工程師根據(jù)缺陷的記錄進(jìn)行分析和評估，主要分析缺陷的分布、密度和發(fā)展趨勢，同時也分析軟件整個研發(fā)過程中產(chǎn)生缺陷的根本原因，最終編寫缺陷報告，為軟件產(chǎn)品的質(zhì)量提供真實的數(shù)據(jù)依據(jù)。

測試結(jié)束活動：測試結(jié)束是指測試執(zhí)行完成后，完成相關(guān)部門的檢查和備案工作。除了撰寫試驗報告外，所有與試驗有關(guān)的文件、數(shù)據(jù)和相關(guān)資料都應(yīng)整理歸檔。

應(yīng)用于軟件工程：軟件工程項目需要精細(xì)化項目管理和集中化項目管理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在軟件工程項目的整個實施過程中，無論是整體設(shè)計還是精細(xì)化管理，都需要軟件測試從測試的角度來指導(dǎo)和輔助軟件工程項目的設(shè)計和實施，從而修正一些設(shè)計錯誤和細(xì)節(jié)缺陷。軟件測試機構(gòu)的建立可以在項目細(xì)分的各個階段和模塊對軟件進(jìn)行測試，從而保證軟件質(zhì)量。

應(yīng)用于Web開發(fā)：軟件測試可以在Web開發(fā)中用于評估代碼質(zhì)量、檢測軟件功能、測試來自客戶端的反饋以及內(nèi)存檢測。因為軟件開發(fā)過程是用多種語言編寫的，所以程序中可能會有很多細(xì)節(jié)上的問題。軟件測試可以將問題構(gòu)建到資源庫中。通過對資源池的分析，可以避免類似錯誤的重復(fù)，為其他軟件項目的研發(fā)提供參考，有效解決代碼冗余和不易檢查的問題，大大降低時間成本。

應(yīng)用于信息工程建設(shè)：信息工程建設(shè)中的軟件測試是基于企業(yè)和單位網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)需要的數(shù)據(jù)檢測措施。有了軟件測試的全面性，可以鞏固信息工程平臺建設(shè)的穩(wěn)定性，保證系統(tǒng)運行具有可持續(xù)性的優(yōu)勢，同時提高整體維護(hù)人員的工作效率。將軟件測試應(yīng)用于信息工程安全領(lǐng)域，可以保證信息工程建設(shè)的安全性，避免惡意系統(tǒng)和病毒的攻擊。