面向Android应用的自动化测试方法研究与实现

摘要

随着移动互联网的高速发展，移动客户端日渐普及，同时带来的是移动应用数量的爆炸式增长。在移动应用产品发布之前，往往需要进行大量的重复测试。为了提升测试的效率，自动化测试被广泛使用。在已有的Android应用自动化测试研究中，通过手动查找控件并编写脚本的方式对测试人员的专业性要求过高且效率低下;而在使用录制回放方式的研究中却存在多个问题，通过坐标进行录制回放无法兼容不同分辨率的设备，且无法进行控件属性断言;通过修改源代码获取用户操作的方式无法进行跨应用的测试，使得其通用性较差;在测试脚本中通过控件ID或文本属性操作控件的方式不适用在部分控件ID和属性为空的场景;且已有的研究中只能通过控件文本和图像的比对进行断言验证，形式单一且适用场景较为局限。为了解决上述问题，本文主要工作如下:
　　(1)提出一种基于文字识别和页面布局结构的控件识别方法，用于基于录制回放的黑盒测试中识别操作对应的控件。通过坐标值和控件树中结点的布局范围进行深度优先遍历搜索控件，针对搜索过程中由于页面布局重叠导致识别正确率低的问题，设计了基于文字识别和页面布局的算法。
　　(2)针对通过控件ID或文本属性操作控件的方式不支持其值为空的场景，采用控件路径作为控件标识，可以在不同设备中唯一地定位控件，并支持跨应用测试。在跨设备回放过程中，针对录放设备屏幕分辨率不同导致控件树结构不同的问题，提出一种滑动屏幕重新渲染GUI的方式支持控件自动适应界面。
　　(3)针对基于对比文本及图像的断言验证形式中适用场景受限的问题，设计了多种形式的基于控件树的断言验证方案，在测试过程中自动判断应用程序的运行状态、结果和界面是否正确。包括对控件属性的正则匹配断言、关系运算断言、数据驱动断言，从控件树结构进行的排序断言和对界面图像的断言，多种断言形式结合使用满足多种测试场景。
　　(4)基于本文提出的控件识别和断言验证方法，设计了基于控件路径的Android应用自动化测试方案。为了验证该方案的正确性和有效性，实现了Android自动化测试工具CRTT。并使用该工具对多个Android应用进行了自动化测试，通过实验验证了控件识别方法和断言验证方案的正确性。并与现有测试方法进行了对比实验，结果表明本文提出的录制回放测试方法可以更好地支持跨设备。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1．基于编写脚本的自动化测试方案

1．2．2．基于录制回放的自动化测试方案

1．3 本文的研究内容

1．4 本文的组织结构

第2章 背景技术

2．1 Android系统及应用结构

2．1．1．Android系统架构

2．1．2．Android应用结构

2．2 相关工具及技术

2．2．1．ADB工具

2．2．2．UlAutomatorViewer

2．3 Android自动化测试概述

2．3．1．Android自动化测试工作原理

2．3．2．Android自动化测试框架

2．3．3．Appium测试框架

2．4 本章小结

第3章 基于文字识别和页面布局的应用控件识别方法

3．1 Android GUI控件树

3．2 应用页面布局

3．2．2．重叠情况分析

3．3 控件识别算法

3．4 算法优化

3．4．1．图像放大

3．4．2．包含判断

3．4．3．正确率阈值

3．5 定位控件方法

3．5．1．控件路径标识控件

3．5．2．录放设备差异分析

3．5．3．滑动方向分析

3．5．4．滑动距离分析

3．6 实验验证与分析

3．6．1．测试环境

3．6．2．识别正确性验证

3．6．3．定位控件实验

3．7 本章小结

第4章 基于控件树的断言验证方案设计

4．1 控件树属性

4．2 属性断言

4．2．1．正则匹配断言

4．2．2．关系运算断言

4．2．3．数据驱动断言

4．3 排序断言

4．4 图像断言

4．4．1．控件图像断言

4．4．2．界面图像断言

4．5 实验验证与分析

4．5．1．属性断言实验

4．5．2．排序断言实验

4．5．3．图像断言实验

4．6 本章小结

第5章 Android应用自动化测试方案设计与实现

5．1 设计目标及特点

5．2 方案架构设计

5．3 录制过程实现

5．3．1．用户操作的获取

5．3．2．控件树模型

5．3．3．控件识别算法实现

5．3．4．测试脚本生成

5．4 回放过程实现

5．4．1．执行操作步骤

5．4．2．回放脚本

5．4．3．测试报告生成

5．5 测试工具客户端

5．5．1．工具界面

5．5．2．脚本管理

5．6 实验验证与分析

5．6．1．测试方法对比实验

5．6．2．脚本模块化验证

5．6．3．跨设备功能验证

5．7 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 下一步工作与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果