第六章 系统测试与维护

一、系统测试（⭐⭐⭐）【论文】

1、概念和目标

（1）概念：为了发现错误而执行程序的过程
（2）目标（《软件测试的艺术》）
是为了发现错误而执行程序的过程
好的测试方案能够发现迄今为止尚未发现的错误
成功的测试将发现至今尚未发现的错误

2、软件测试原则

（1）应尽早并不断地进行测试
（2）程序员避免测试自己设计的程序：测试工作应避免由原开发软件的人或小组来承担（单元测试除外）
（3）不仅要包括合理、有效的输入条件，也要包括不合理、失效的输入条件
（4）不仅要确定输入数据，而且要从系统的功能出发确定输出的结果
（5）不仅要检测程序是否做了该做的事，还要检测是否做了不该做的事
（6）修改后应进行回归测试
（7）尚未发现的错误数量与该程序已发现的错误数成正比。
（8）充分重视测试中的群集现象
（9）所有的测试都应追溯到用户需求
（10）穷举测试是不可能的
（11）严格按照测试计划来进行，避免随意性
（2）妥善保存测试计划、测试用例、作为软件

3、基本测试活动

（1）拟定测试计划，制定系统测试计划

在拟定测试计划时，要充分考虑整个项目的开发时间和开发进度以及一些人为因素和客观条件等，使得测试计划是可行的。测试计划的内容主要有：测试的内容、进度安排、测试所需的环境和条件（包括设备、被测项目、人员等）、测试培训安排等。

（2）编制测试大纲

测试大纲是测试的依据。其明确详尽地规定了在测试中针对系统的每一项功能或特性所必须完成的基本测试项目和测试完成的标准。

（3）设计和生成测试用例

根据测试大纲，设计和生成测试用例。在设计测试用例时，可综合利用前面介绍的测试用例设计技术，产生测试设计说明文档，其内容主要有：被测项目、输入数据、测试过程、预期输出结果等等。

（4）执行系统测试，实施测试

测试的实施阶段是由一系列的测试周期组成的。在每个测试周期中，测试人员和开发人员将依据预先编制好的测试大纲和准备好的测试用例，对被测软件或设备进行完整的测试。

（5）缺陷管理与改错，生成测试报告

测试完成后要形成相应的测试报告，主要对测试进行概要说明，列出测试的结论，指出缺陷和错误。

4、测试分类

（1）单元测试
（i）概念：又称模块测试，是通过对每个最小的软件模块进行测试，对照模块的功能说明，检查各个程序模块是否正确地实现了规定的功能，确保其能正常工作。
（ii）测试主体：单元测试由开发人员执行
（iii）测试内容：模块接口测试、局部数据结构测试、路径测试、错误处理测试、边界测试（模块测试，模块功能、性能、接口等）。
（2）集成测试
（i）概念：在单元测试的基础上，需要将所有模块按照概要设计说明书和详细设计说明书的要求进行组装。主要目的是验证组成软件系统的各模块的接口和交换作用。（模块间的接口）
（ii）组装时需要考虑的问题：在把各个模块连接起来的时候，穿越模块接口的数据是否会丢失
一个模块的功能是否会对另一个模块的功能产生不利的影响；各个子功能组合起来，能否达到预期要求的父功能；全局数据结构是否有问题；单个模块的误差累积起来，是否会放大，以致达到不能接受的程度
（iii）模块组装方式
一次性组装方式：其结果：发现有错误，却茫然找不到原因；查错和改错都会遇到困难。
自顶向下的增殖方式：优点：在测试过程中较早地验证了主要的控制和判断点；功能可行性较早地得到证实，还能增强开发者和用户成功的信心。缺点：导致过多的回归测试；增加建桩模块的复杂度，导致增加附加测试
自底向上的增殖方式：优点：可以把容易出问题的部分在早期解决；缺点：对主要的控制直到最后才接触到；可以实施多个模块的并行测试，提高测试效率。
混合增殖方式
（iv）完成的标志：成功地执行了测试计划中规定的所有集成测试；修正了所发现的错误（与用户就剩余错误的修改计划达成一致）；测试结果通过了专门小组的评审
（v）“冒烟测试”（英文：smoke testing）这一术语源自硬件行业。对一个硬件或硬件组件进行更改或修复后，直接给设备加电。如果没有冒烟，则该组件就通过了测试。
（3）确认测试
（i）概念：又称合格性测试，用来检验软件是否符合用户的需求。一般采用黑盒测试法，通过一系列证明软件功能和要求的测试来实现。确认测试着重考虑软件是否满足合同规定的所有功能和性能、文档资料是否完整。确认人机界面和其他方面（如可移植性、兼容性、错误恢复能力和可维护性等）是否令用户满意确认测试过程的重要环节就是配置审查工作。配置审查的文件资料包括用户手册、操作手册和设计资料。其目的在于确保软件的所有文件资料均已编写齐全，用于支持日后软件的维护工作。（验证软件与需求的一致性。内部确认测试、Alpha测试、Beta测试，验收测试）
（4）系统测试
（i）概念：系统测试真实环境下，验证完整的软件配置项能否和系统正确连接。将软件与整个系统的硬件、外设、支持软件、数据和人员等结合起来，以需求规格说明为依据，在实际运行环境下进行测试。检验其是否有不符合系统说明书的地方。
系统测试过程分为计划与准备、执行、返工与回归测试3个阶段
（ii）内容：系统测试一般要完成功能测试、性能测试、恢复测试、安全测试、强度测试以及其他限制条件的测试。
（5）验收测试
（i）概念：在测试组的协调下，由用户代表执行。检验系统说明书的各项功能与性能是否实现和满足要求。验收测试完全采用黑盒测试技术，其主要任务是文档资料的审查验收、软件系统的功能测试、性能测试、强化测试、性能降级执行方式测试、检查系统的余量要求、安装测试以及用户操作测试。
（6）回归测试
测试软件变更之后，变更部分的正确性对变更需求的符合性。
（7）α与β测试
（i）Alpha测试：是在开发环境下进行的测试，由用户/内部用户模拟实际操作环境下进行的受控测试。
目的是评价软件产品的功能、可使用性、可靠性、性能和支持。尤其要注重产品的界面和特色。
（ii）Beta测试：是用户在实际使用环境下进行的测试。
（8）白盒测试
（i）概念：根据内部结构和逻辑来设计测试用例，对程序路径和过程进行测试。
【方法】
（ii）语句覆盖（SC）
设计足够的测试用例，使得使被测试程序中每条语句至少执行一次。
（iii）判定覆盖（DC）
设计足够的测试用例，使得使程序中的每个判定至少都获得一次“真值”或“假值”。
又称分支覆盖：使程序中的每一个取“真”分支和取“假”分支至少经历一次。
（iv）条件覆盖（CC）
设计足够的测试用例，使得使得每一判定语句中每个逻辑条件的可能值至少满足一次。
（v）条件判定组合覆盖（CDC）
（vi）多条件覆盖（MCC）
（vii）路径覆盖
设计足够的测试用例，使得被测试程序中的所有可能路径至少被执行一次。
（9）黑盒测试
（i）概念：黑盒测试基于产品功能规格说明书，从用户角度针对产品特定的功能和特性进行验证活动，确认每个功能是否得到完整实现，用户能否正常使用这些功能。
黑盒测试在不知道系统或组件内部结构的情况下进行，不考虑内部逻辑结构，着眼于程序外部结构，在软件接口处进行测试。
（ii）试图发现的错误：功能不正确或遗漏；界面错误；数据库访问错误；性能错误；初始化和终止错误等
（iii）方法：等价类划分法；边界值分析法；因果图法；判定表驱动法；正交试验设计法；错误推测法 ；功能图法。
（iv）等价类划分法
原则
在输入条件规定了取值范围或值的个数的情况下，可以确定一个有效等价类和两个无效等价类
在输入条件规定了输入值得集合或者规定了“必须如何”的条件的情况下，可以确立一个有效等价类和一个无效等价类
在输入条件是一个布尔量的情况下，可确定一个有效等价类和一个无效等价类
在规定了输入数据的一组值（假定n个），并且程序要对每一个输入值分别处理的情况下，可确定n个有效等价类和一个无效等价类
在规定了输入数据必须遵守的规则的情况下，可确定一个有效等价类（符合规则）和若干个无效等价类（从不同角度违反规则）
在确知已划分的等价类中，各元素在程序处理中的方式不同的情况下，则应再将该等价类进一步地划分为更小的等价类
过程
（1）根据软件的功能说明，对每一个输入条件确定若干个有效等价类和若干个无效等价类，并为每个有效等价类和无效等价类编号。
（2）设计一个测试用例，使其覆盖尽可能多的尚未被覆盖的有效等价类。重复这一步，直至所有的有效等价类均被覆盖。
（3）设计一个测试用例，使其覆盖一个尚未被覆盖的无效等价类。重复这一步，直至所有的无效等价类均被覆盖。
应当特别注意，无效等价类是用来测试非正常的输入数据的，因此每个无效等价类都有可能查出软件中的错误，所以要为每个无效等价类设计一个测试用例。
（v）边界值分析
经验表明，软件在处理边界情况时最容易出错。设计一些测试用例，使软件恰好运行在边界附近，暴露出软件错误的可能性会更大一些。通常，每一个等价类的边界，都应该着重测试，选取的测试数据应该恰好等于、稍小于或稍大于边界值。
（10）静态测试
从测试的类型来看，可以分为动态测试和静态测试。所谓动态测试就是实际的将软件运行。而静态测试它就不运行软件测试的程序，而是采用人工检测、计算机分析辅助静态分析的手段来对程序进行检测。动态测试可以分为黑盒测试、白盒测试和灰盒测试。白盒测试也称为结构性测试，黑盒测试也称为功能性测试。灰盒测试是二者的结合。静态测试的方法主要有桌前检查、代码走查、代码审查。
（i）桌前检查：由程序员检查自己编写的程序。程序员在程序通过编译之后，进行单元测试设计之前，对源程序代码进行分析和检验，并补充相关的文档，目的是发现程序中的错误。检查项目包括检查变量的交叉引用表；检查标号的交叉引用表；检查子程序、宏、函数；等值性检查；常量检查；标准检查；风格检查；比较控制流；选择、激活路径；对照程序的规格说明，详细阅读源代码；补充文档。
（ii）代码审查：代码审查是由若干程序员和测试人员组成一个会审小组，通过阅读、讨论和争议，对程序进行静态分析的过程。代码审查的过程可以分为两个步骤：第一步，小组负责人提前把设计规格说明书、控制流程图、程序文本及有关要求、规范等分发给小组成员，作为评审的依据。小组成员在充分阅读这些材料之后，进入审查的第二步。第二步，召开程序审查会。在会上，首先由程序员逐句讲解程序的逻辑。在此过程中，程序员或其他小组成员可以提出问题，展开讨论，审查是否存在错误。实践表明，程序员在讲解过程中能发现许多原来自己没有发现的错误，而讨论和争议则促进了问题的暴露。
在会前，应当给会审小组每个成员准备一份常见错误的清单（通常称为检查单或检查表），把以往所有可能发生的常见错误罗列出来，供与会者对照检查，以提高会审的效率。检查单把程序中可能发生的各种错误进行分类，对每一类列举出尽可能多的典型错误，然后把它们制成表格，供在会审时使用。
（iii）代码走查：代码走查与代码审查基本相同，其过程也分为两个步骤： 第一步，把材料先发给走查小组每个成员，让他们认真研究程序，然后再开会。第二步，开会的程序与代码会审不同，不是简单地读程序和对照错误检查单进行检查，而是让与会者“充当”计算机。即首先由测试组成员为被测程序准备一批有代表性的测试用例，提交给走查小组。走查小组开会，集体扮演计算机角色，让测试用例沿程序的逻辑运行一遍，随时记录程序的踪迹，供分析和讨论使用。
（11）静态分析
静态分析(static analysis)是一种对代码的机械性的、程式化的特性分析方法。静态分析一般常用软件工具进行，包括控制流分析、数据流分析、接口分析等。
用数据流图来分析数据处理的异常现象（数据异常），这些异常包括初始化、赋值、或引用数据等的序列的异常。
使用控制流图系统地检查程序的控制结构。按照结构化程序规则和程序结构的基本要求进行程序结构检查。控制流图描述了程序元素和它们的执行顺序之间的联系。一个程序元素通常是一个条件、一个简单的语句，或者一块语句（多个连续语句）。
程序的接口分析涉及子程序以及函数之间的接口一致性，包括检查形参与实参类型、个数、维数、顺序的一致性。当子程序之间的数据或控制传递使用公共变量块或全局变量时，也应检查它们的一致性。

5、狭义性能测试分类

负载测试：确定在各种工作负载下系统的性能，目标是测试当负载逐渐增加时，系统各项性能指标的变化情况。
压力测试：通过确定一个系统的瓶颈或不能接受的性能点，来获得系统能提供的最大服务级别的测试。
强度测试：在系统资源特别低的情况下考查软件系统运行情况。
并发测试：并发测试也称为容量测试，主要用来确定系统可处理的同时在线的最大用户数。

6、面向对象的测试

（1）算法层（单元测试）：包括等价类划分测试、组合功能测试（基于判定表的测试）、递归函数测试和多态消息测试。（方法层次）
（2）类层（模块测试）:包括不变式边界测试、模态类测试和非模态类测试
（3）模板层/类树层（集成测试）：包括多态服务测试和展平测试
（4）系统层（系统测试）

7、测试自动化

（1）优点
（i）提高测试执行的速度
（ii）提高运行效率
（iii）保证测试结果的准确性
（iv）连续运行测试脚本
（v）模拟现实环境下受约束的情况
（2）缺点
自动化测试虽然具有以上诸多优点，但它不是万能的。测试人员在决定进行自动化测试时，必须考虑到其受约束的地方，例如，自动化测试不能取代手工测试，能够发现的缺陷不如手工测试；自动化测试对所测产品质量的依赖性大，不能提高有效性，可能会制约软件开发，以及测试工具本身不具备想象力等。
（i）不能保证所有测试活动都可以自动完成
（ii）不能保证减少人力成本
（iii）不可以免费获得
（iv）不能保证降低测试工作量

二、软件调试（⭐）

1、软件调试方法

（1）蛮力法：主要思想是“通过计算机找错”，低效，耗时
（2）回溯法：从出错处人工沿控制流程往回追踪，直至发现出错的根源。复杂程序由于回溯路径多，难以实施（适合于小型程序）
（3）原因排除法：主要思想是演绎和归纳，用二分法实现
（4）试探法：调试人员分析错误的症状，猜测问题的位置所在，利用在程序中设置输出语句，分析寄存器、存储器的内容等手段来获得错误的线索，通过一步步的试探和分析来找到错误所在。
效率低、适合于结构较简单的程序
（5）归纳法：是从测试所暴露的错误出发，收集所有正确或不正确的数据，分析它们之间的关系，提出假想的错误原因，用这些数据来证明或反驳，从而查出错误所在。
（6）演绎法：根据测试结果，列出所有可能的错误原因。分析已有的数据，排除不可能和彼此矛盾的原因，对余下的原因选择可能性最大的，利用已有的数据完善该假设，使假设更具体。
（7）对分查找法：这种方法主要用来缩小错误的范围。如果已经知道了程序中的变量在若干位置的预期正确取值，可以在这些位置上用赋值语句或输入语句，给这些变量以正确值，运行程序观察输出结果。如果没有发现问题，则说明从给变量的正确值开始到输出结果之间的程序没有出错。然后对剩下部分的程序再依次进行直到把故障范围缩小到比较容易诊断为止。

2、软件调试与测试的区别

测试的目的是找出存在的错误，而调试的目的是定位错误并修改程序以修正错误
调试是测试之后的活动，测试和调试在目标、方法和思路上都有所不同
测试从一个已知的条件开始，使用预先定义的过程，有预知的结果；调试从一个未知的条件开始，结束的过程不可预计
测试过程可以事先设计，进度可以事先确定；调试不能描述过程或持续时间

三、软件评审（⭐）

1、评审

（1）维度
（i）技术评审：关注技术的应用是否有问题，应用效果如何。
（ii）管理评审：强调各阶段是否按计划完成。
（2）相关概念
（i）不应以测试代替评审
（ii）评审人员应关注产品而不应评论开发人员
（iii）评审人员应关注于实质性问题
（iv）评审会议不应变为问题解决方案讨论会
（v）评审应被安排进入项目计划
（vi）评审参与者应了解整个评审过程
（vii）评审人员事先应对评审材料充分了解
（viii）应重视评审的组织工作

2、验证与确认

（i）验证是指在软件开发周期中的一个给定阶段的产品是否达到在上一阶段确立的 需求的过程
（ii）确认是指在软件开发过程结束时对软件进行评价以确定它是否和软件需求相一致的过程
（iii）测试是指通过执行程序来有意识地发现程序中的设计错误和编码错误的过程。测试是验证和确认的手段之一

四、软件过程改进CMMI（⭐⭐）

1、阶段式-组织能力成熟度

2、连续式-软件过程能力

混乱级（一级）：不需要评。
已管理（二级）：其共性目标是集中于已管理的过程的制度化。根据组织级政策规定过程的运作将使用哪个过程，项目遵循已文档化的计划和过程描述，所有正在工作的人都有权使用足够的资源，所有工作任务和工作产品都被监控、控制、和评审。
已定义级（三级）：其共性目标集中于已定义的过程的制度化。过程是按照组织的裁剪指南从组织的标准过程中裁剪得到的，还必须收集过程资产和过程的度量，并用于将来对过程的改进。
定量管理（四级）：其共性目标集中于可定量管理的过程的制度化。使用测量和质量保证来控制和改进过程域，建立和使用关于质量和过程执行的质量目标作为管理准则。
优化（五级）：使用量化（统计学）手段改变和优化过程域，以满足客户的改变和持续改进计划中的过程域的功效。

五、软件开发环境与工具（⭐）

1、环境机制

（1）环境信息库。环境信息库是软件开发环境的核心，用以存储与系统开发有关的信息，并支持信息的交流与共享。环境信息库中主要存储两类信息，一类是开发过程中产生的有关被开发系统的信息，例如，分析文档、设计文档和测试报告等；另一类是环境提供的支持信息，例如，文档模板、系统配置、过程模型和可复用构件等。
（2）过程控制与消息服务器。过程控制与消息服务器是实现过程集成和控制集成的基础。过程集成是按照具体软件开发过程的要求进行工具的选择与组合，控制集成使各工具之间进行并行通信和协同工作。
（3）环境用户界面。环境用户界面包括环境总界面和由它实行统一控制的各环境部件及工具的界面。统一的、具有一致性的用户界面是软件开发环境的重要特征，是充分发挥环境的优越性、高效地使用工具并减轻用户的学习负担的保证。

2、工具

在软件生命周期中，要使用很多软件工具，从其功能上进行划分，可以分为软件开发工具、软件维护工具、软件管理和支持工具三类。
（1）软件开发工具。软件开发工具用来辅助开发人员进行软件开发活动，包括需求分析工具、设计工具、编码与排错工具等。
（2）软件维护工具。软件维护工具用来辅助维护人员对软件代码及其文档进行各种维护活动，包括版本管理工具、文档分析工具、开发信息库工具、逆向工程工具和再工程工具等。
（3）软件管理和支持工具。软件管理和支持工具用来辅助管理人员和软件支持人员的管理活动和支持活动，以确保软件高质量的完成。包括项目管理工具、配置管理工具和软件评价工具等。

六、遗留系统演化策略（⭐⭐⭐）

1、淘汰策略

遗留系统的技术含量较低，且具有较低的业务价值。对遗留系统的完全淘汰是企业资源的根本浪费，系统分析师应该善于“变废为宝”，通过对遗留系统功能的理解和借鉴，可以帮助新系统的设计，降低新系统开发的风险。

2、继承策略

遗留系统的技术含量较低，已经满足企业运作的功能或性能要求，但具有较高的商业价值，目前企业的业务尚紧密依赖该系统。对这种遗留系统的演化策略为继承。在开发新系统时，需要完全兼容遗留系统的功能模型和数据模型。为了保证业务的连续性，新老系统必须并行运行一段时间，再逐渐切换到新系统上运行。

3、改造策略

遗留系统具有较高的业务价值，基本上能够满足企业业务运作和决策支持的需要。这种系统可能建成的时间还很短，对这种遗留系统的演化策略为改造。改造包括系统功能的增强和数据模型的改造两个方面。系统功能的增强是指在原有系统的基础上增加新的应用要求，对遗留系统本身不做改变；数据模型的改造是指将遗留系统的旧的数据模型向新的数据模型的转化。

4、集成策略

遗留系统的技术含量较高，但其业务价值较低，可能只完成某个部门（或子公司）的业务管理。这种系统在各自的局部领域里工作良好，但对于整个企业来说，存在多个这样的系统，不同的系统基于不同的平台、不同的数据模型，形成了一个个信息孤岛，对这种遗留系统的演化策略为集成。

七、新旧系统转换策略（⭐⭐⭐）

1、直接转换

接转换是在原有系统停止运行的某一时刻，新系统立即投入运行，中间没有过度阶段。采用这种方式时，人力和费用最省，适用于系统不太复杂或现有系统完全不能使用的场合。但是这种方式风险高。

2、并行转换

并行转换就是新系统和旧系统并行工作一段时间，经过这段时间的试运行后，再用新系统正式替换下现有系统。那么这种方式，它的好处就是风险很小。在转换期间还可以同时比较新旧两套系统的性能，而且能够让操作人员得到全面的培训，所以对于一些比较大的信息系统，或者处理过程比较复杂，数据比较重要的系统。并行转换是一种最常用的转换方式。那么这种转换方式也有缺点，缺点就在于两套系统并行期间。要有两套人马，或者两套处理方式同时并存，在人力和费用消耗比较大，转换的周期比较长，而且难以控制新旧系统当中数据的变化。所以这就要求要做好转换计划，并且要加强管理。

3、分段转换

这是直接转换和并行转换的接合，也就是分期分批、逐步转换。一般比较大的系统可以采用这种方式比较合适，他能够保证软件平稳运行，费用也不太高，就是将大的系统分成多个子系统，每成熟一个子系统就切换一个子系统，主要是分期分批。这种分段转换的策略，它的优点就是成熟一个子系统就转换一个子系统。这种新旧转换，震动比较小，用户比较容易接受。但是由于采取的是渐进的方式，会导致新旧系统的转换周期比较长。

八、数据转换与迁移（⭐）

九、系统运行与维护 （⭐⭐）

1、概念

软件维护是生命周期的一个完整部分。可以将软件维护定义为需要提供软件支持的全部活动，这些活动包括在交付前完成的活动，以及交付后完成的活动。交付前完成的活动包括交付后运行的计划和维护计划等；交付后的活动包括软件修改、培训、帮助资料等。

2、分类

（1）正确性维护：指改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。
（2）适应性维护：指使应用软件适应信息技术变化和管理需求变化而进行的修改。企业的外部市场环境和管理需求的不断变化也使得各级管理人员不断提出新的信息需求。
（3）完善性维护：扩充功能和改善性能而进行的修改。对已有的软件系统增加一些在系统分析和设计阶段中没有规定的功能与性能特征。
（4）预防性维护：为了改进应用软件的可靠性和可维护性，为了适应未来的软硬件环境的变化，应主动增加预防性的新的功能，以使用系统适应各类变化而不被淘汰。如将专用报表功能改成通用报表生成功能，以适应将来报表格式的变化。

十块系统审计（⭐）

十一、系统评价（⭐）

（1）分类

（i）系统性能评价
（ii）系统效益评价（成本、收益等）
（iii）系统建设评价

（2）过程

（i）确定评价对象，下达评价通知书，组织成立评价工作组和专家咨询组
（ii）拟定评价工作方案，收集基础资料
（iii）评价工作组实施评价，征求专家意见和反馈给企业，撰写评价报告
（iv）评价工作组将评价报告报送专家咨询组复核，向委托人送达评价报告和选择公布 评价结果，建立评价项目档案文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-500301.html

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