基于SOFL的“震动”方法研究与支撑工具开发

摘要

SOFL是一种精确的、具体化的、可应用的形式化工程方法语言，用它来描述一个软件的需求规范说明书和设计规范说明书，具有形式化且易于理解的语言特性。软件测试是软件开发过程中非常重要的一环，由于形式化方法的高精确性与高严密性，在近十年来，众多学者提出了一些基于形式化规范说明书的软件测试用例生成方法，基于SOFL规范说明书的自动生成测试用例的“震动”方法是其中的一种。“震动”方法生成测试用例是基于SOFL规范说明书中的一个功能场景，从功能场景中提取出一个原子谓词关系式，再根据这个原子谓词关系式，应用震动方法基本原理，生成测试用例。“震动”方法的提出是为了解决软件测试研究领域中的一个关键问题：如何自动生成更高效的测试用例，使用数量尽可能少的测试用例遍历程序中尽可能多的代表性路径。为了便于对“震动”方法的研究及使用，需要为其开发一个支撑工具。 本文的研究目的主要是为自动生成测试用例的“震动”方法开发并完善支撑工具。基于这一目标，本文首先对震动方法的基本原理和实现过程进行研究，充分学习该方法的算法结构，以开发支撑工具为目的，对原始算法进行适应性及合理性设计；其次，针对“震动”方法中“距离”这一重要概念，给出每种数据类型表达式之间距离的定义；最后，依据理论研究成果，通过对工具的需求分析与设计，使用Visual Studio2015作为开发环境，C#为开发语言，开发出一个“震动”方法的支撑工具，称为Vibration Testing Tool（简称VTT），并且对工具的每个主要功能模块做必要的测试工作。 本文使用的开发方法是基于SOFL三步走开发策略，即从需求分析阶段开始，由非形式化规范说明书（Informal Specification），到半形式化规范说明书（Semi-formal Specification），再到形式化规范说明书（Formal Specification），最后根据形式化的规范说明书中Specification和CDFD的图文结合的详细设计文档，进行编码实现。 本文在支撑工具开发完成后，对其进行了充分的功能性测试和非功能性测试，保证每一个功能模块能够完整支撑“震动”方法，且满足一定的非功能性需求。将VTT应用于实际系统的测试用例生成中时，VTT可以支撑本文所描述的所有需求，可以良好的支撑“震动”方法生成测试用例。所生成的测试用例的路径覆盖率也能够满足实际需要，同时证明了“震动”方法的有效性。支撑工具VTT的开发，填补了“震动”方法生成测试用例工具史上的空白，为该方法的后期研究提供工具支持。

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