Регрессионное тестирование: разновидности метода отбора тестов

Случайные методы

Когда из-за ограничений по времени использование метода повторного прогона всех тестов невозможно, а программные средства отбора тестов недоступны, инженеры, ответственные за тестирование, могут выбирать тесты случайным образом или на основании "догадок", то есть предположительного соотнесения тестов с функциональными возможностями на основании предшествующих знаний или опыта. Например, если известно, что некоторые тесты задействуют особенно важные функциональные возможности или обнаруживали ошибки ранее, их было бы неплохо использовать также и для тестирования измененной программы. Один простой метод такого рода предусматривает случайный отбор предопределенного процента тестов из T. Подобные случайные методы принято обозначать random(x), где x - процент выбираемых тестов.

Случайные методы оказываются на удивление дешевыми и эффективными. Случайно выбранные входные данные могут давать больший разброс по покрытию кода, чем входные данные, которые используются в наборах тестов, основанных на покрытии, в одних случаях дублируя покрытие, а в других не обеспечивая его. При небольших интервалах тестирования их эффективность может быть как очень высокой, так и очень низкой. Это приводит и к большему разбросу статистики отбора тестов для таких наборов. Однако при увеличении интервала тестирования этот разброс становится значительно меньше, и средняя эффективность случайных методов приближается к эффективности метода повторного прогона всех тестов с небольшими отклонениями для разных попыток. Таким образом, в последнем случае пользователь случайных методов может быть более уверен в их эффективности. Вообще, детерминированные методы эффективнее случайных методов, но намного дороже, поскольку выборочные стратегии требуют большого количества времени и ресурсов при отборе тестов.

Если изменения в новой версии затрагивают код, выполняемый относительно часто, при случайных входных данных измененный код может в среднем активироваться даже чаще, чем при выполнении тестов, основанных на покрытии кода. Это приведет к увеличению метрики количества отобранных тестов для случайных наборов. Наоборот, относительно редко выполняемый измененный код активируется случайными тестами реже, и соответствующая метрика снижается. При уменьшении мощности множества отобранных тестов падает эффективность обнаружения ошибок.

Когда выбранное подмножество, хотя и совершенное с точки зрения полноты и точности, все еще слишком дорого для регрессионного тестирования, особенно важна гибкость при отборе тестов. Какие дополнительные процедуры можно применить для дальнейшего уменьшения числа выбранных тестов? Одно из возможных решений - случайное исключение тестов. Однако, поскольку такое решение допускает произвольное удаление тестов, активирующих изменения в коде, существует высокий риск исключения всех тестов, обнаруживающих ошибку в этом коде. Тем не менее, если стоимость пропуска ошибок незначительна, а интервал тестирования велик, целесообразным будет использование случайного метода с небольшим процентом выбираемых тестов ( 25-30% ), например, random(25).

Вернемся к примеру регрессионного тестирования функции решения квадратного уравнения. Случайный метод, такой, как random(40), может отобрать для повторного выполнения любые 2 теста из 5. Например, если будут выбраны тесты 4 и 5, изменения формата вывода на экран не будут протестированы вовсе, что вряд ли может устроить разработчика.

При использовании другого случайного метода - метода экспертных оценок - в данном случае наиболее вероятен выбор всех тестов, так как затраты на прогон невелики. Однако при регрессионном тестировании больших программных систем, когда повторный прогон всех тестов неприемлем, эксперт вынужден отсеивать некоторые тесты, что также может приводить к тому, что часть изменений не будет протестирована полностью.

Безопасные методы

Метод выборочного регрессионного тестирования называется безопасным, если при некоторых четко определенных условиях он не исключает тестов (из доступного набора тестов), которые обнаружили бы ошибки в измененной программе, то есть обеспечивает выбор всех тестов, обнаруживающих изменения. Тест называется обнаруживающим изменения, если его выходные данные при прогоне на P' отличаются от выходных данных при прогоне на P: . Тесты, активизирующие измененный код, называются выполняющими изменение.

Выбор всех выполняющих изменение тестов является безопасным, но при этом отбираются некоторые тесты, не обнаруживающие изменений. Безопасный метод может включать в T' подмножество тестов, выходные данные которых для P и P' ни при каких условиях не отличаются. Поскольку не существует методики, кроме собственно выполнения теста, позволяющей для любой P' определить, будут ли выходные данные теста различаться для P и P', ни один метод не может быть безопасным и абсолютно точным одновременно. T' является безопасным подмножеством T тогда и только тогда, когда:

Если P и P' выполняются в идентичных условиях и T' является безопасным подмножеством T, исполнение T' на P' всегда обнаруживает любые связанные с изменениями ошибки в P, которые могут быть найдены путем исполнения T. Если существует тест, обнаруживающий ошибку, безопасный метод всегда находит ее. Таким образом, ни один случайный метод не обладает такой же эффективностью обнаружения ошибок, как безопасный метод.

При некоторых условиях безопасные методы в силу определения "безопасности" гарантируют, что все "обнаруживаемые" ошибки будут найдены. Поэтому относительная эффективность всех безопасных методов равна эффективности метода повторного прогона всех тестов и составляет 100%. Однако их абсолютная эффективность падает с увеличением интервала тестирования. Отметим, что безопасный метод действительно безопасен только в предположении корректности исходного множества тестов T, то есть когда при выполнении всех исходная программа P завершилась с корректными значениями выходных данных, а все устаревшие тесты были из T удалены.

Существуют программы, измененные версии и наборы тестов, для которых применение безопасного отбора не дает большого выигрыша в размере набора тестов. Характеристики исходной программы, измененной версии и набора тестов могут совместно или независимо воздействовать на результаты отбора тестов. Например, при усложнении структуры программы вероятность активации произвольным тестом произвольного изменения в программе уменьшается. Безопасный метод предпочтительнее выполнения всех тестов набора тогда и только тогда, когда стоимость анализа меньше, чем стоимость выполнения невыбранных тестов. Для некоторых систем, критичных с точки зрения безопасности, стоимость пропуска ошибки может быть настолько высока, что небезопасные методы выборочного регрессионного тестирования использовать нельзя.

Примером безопасного метода может служить метод, который выбирает из T каждый тест, выполняющий, по крайней мере, один оператор, добавленный или измененный в P' или удаленный из P. Применение этого метода для регрессионного тестирования функции решения квадратного уравнения потребует построения матрицы покрытия, пример которой приведен в таблице на Рис. 12.1. Следует отметить, что матрица покрытия соответствует исходной версии программы, поскольку аналогичная информация для новой версии программы пока не собрана. Звездочка в ячейке таблицы означает, что соответствующий тест покрывает определенную строку кода; если тест не покрывает строку кода, ячейка оставлена пустой. Строки, измененные по отношению к исходной версии, выделены цветом. Легко заметить, что в соответствии с требованиями предложенного безопасного метода для повторного выполнения должны быть отобраны тесты 1, 2 и 5.