基于UML statecharts测试方法的研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

基于UML 基于UML statecharb测试方法的研究 摘要 统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)是一种描述能力强大且涵 义直观的可视化建模语言，它提供多种图元从不同角度和应用层次刻画系统特 性以及复杂的运行环境。基于UML的软件开发过程和建模环境已被工业界广 泛接受，其中包括航天、国防、汽车等许多安全攸关领域。如何保证和提高软 件质量成为软件界最为关心的问题之一。软件测试作为保证软件质量的关键技 术之一，能够有效地发现软件中的故障。因而，基于UML软件测试成为了软 件工程的一个重要研究方向。软件测试的关键是测试用例的产生。本文对基于 UML statecharts图的测试用例生成方法进行了研究和探讨。 直接从含有层次和并发结构的UML statecharts图产生类的测试用例是比较 困难的，本文提出了基于UML statecharts图的测试框架：先利用现有的UML 工具(如ArgoUML等)画出UML statecharts图，并产生它的XMI(XMLMetadata Interchange)格式的规格说明文件；然后根据UML statecharts图的语义，层次和 并发结构被展平，UML statecharts图的规格说明XML文件转换成 FREE(Flattened Regular Expression)模型的规格说明信息；最后根据FREE模型 的规格说明信息，按照不同的充分性测试准则，分别产生测试用例集。 uML statecharts图是一种图形符号，描述了UML框架的行为，它是UML 语言的一个重要组成部分。然而，UML statecharts图缺乏精确的语法和语义。 本文用z语言定义了UML statecharts图的形式化语法和语义。按照这个精确语 义，UML stateeharts图被转换成了FREE模型。这个FREE模型不仅有助于确 定软件设计是否是一致的、无歧义的和完整的，而且也有利于软件测试。 测试充分性准则是整个软件测试的核心，它直接决定了测试用例的生成。 目前基于U／vlL状态图生成测试用例的充分性准则：状态覆盖准则、迁移覆盖 准则、全谓词公式覆盖准则和迁移对覆盖准则，它们没有解决测试循环的问题。 在测试时，循环被执行一次是很不充分的，按照不完全归纳法的思想，本文提 出了ZOT循环覆盖准则，也就是使循环分别执行0次、1次、2次；针对A，J．Offutt 等人给出的覆盖准则“完全序列准则”(complete sequence level)，由于它的操 作性极弱，无法在工具中实现，在此基础上结合ZOT循环覆盖准则，本文还 提出了全ZOT路径覆盖准则。并给出了状态覆盖、迁移覆盖、全谓词公式覆 盖、迁移对覆盖、ZOT循环覆盖和全ZOT路径覆盖这6条覆盖准则的应用， 还讨论了这些覆盖准则之间的包含关系。 A．J．Offutt给出的两条测试准则(全谓词公式覆盖和迁移对覆盖)产生测试 用例的算法只适用于以下情况：一方面只对使能迁移产生测试，另一方面它需 要所有的变量都是布尔型的。本文针对这两个方面的问题进行了扩充，不仅可 上海大学博士学位论文以测试使能迁移，还能测试非法迁移，变量也不再要求它是布尔型的，而提出 上海大学博士学位论文 以测试使能迁移，还能测试非法迁移，变量也不再要求它是布尔型的，而提出 了由FREE模型根据全谓词公式覆盖准则和迁移对覆盖准则分别产生有限的迁 移序列的两个算法。本文还提出了由FREE模型根据全ZOT路径覆盖准则分 别产生有限的迁移序列的算法。 最后，给出了本文所提出的基于UML stateeharts图的测试用例生成方法的 UMLSTG系统设计及实现技术。这个系统，从读入UML statecharts图的规格 说明XML文件，到最后按照不同的测试覆盖准则可以分别产生出相应的测试 用例文件。 关键词：UML statecharts、形式化语义、FREE模型、基于规格说明的软件测 试、测试准则、测试用例自动生成 基于UML 基于UML statechalrb测试方法的研究 Abstract Unified Modeling Language fUME)is graphical modeling language with powerful ability and intuitionistic meaning．It provides various diagrams to depict system characteristics and complex environment from different viewpoints and different application layers．UML-based soft