嵌入式软件测试笔记12 | 什么是状态转换测试？如何开展？

1 状态转换测试简介

• 嵌入式系统有些表现出基于状态的行为，设计此系统可使用基于状态的建模；
• 在设计过程中，创建的模型可作为测试设计的基础；
• 以下将描述基于状态的模型来导出测试用例的技术。

1.1 基于状态的测试设计技术

• 此技术目标是：验证事件、动作、行为与转台转换之间的关系；
• 通过此技术，可判定系统基于状态的行为是否满足系统的规范集合。

1.2 系统行为

分三种类型：

• 简单行为；
• 连续行为；
• 基于状态的行为。

2 故障类别

基于状态的行为出现错误的三种原因：

• 状态图无法表示系统功能规范的正确转换；
• 状态去的语法不一致或不正确；
• 从状态图到代码的转换。

以下是状态图和软件中可能发生的故障。

2.1 状态

• 没有进入转换的状态；
• 遗漏初始状态，需定义状态图中的所有路径；
• 额外状态（系统生成比状态图中多的状态）；
• 遗漏状态（系统中没有给出状态图中给出的状态）；
• 破坏性生态（转换到无效状态而导致系统崩溃）。

2.2 防护

• 防护必须指向转换而不是状态；
• 完成事件转换上的防护；
• 初始转换上的防护；
• 重叠防护；
• 防护为false但仍有转换发生；
• 错误的防护实现。

2.3 转换

• 必须有一个接收状态与一个最终状态；
• 相互矛盾的转换；
• 遗漏或错误转换；
• 遗漏或错误动作。

2.4 事件

• 遗漏事件；
• 隐含路径；
• 一个没有定义的事件做出响应。

2.5 其它

• 在正交区域使用同步；
• 规范故障可使用审查清单进行覆盖，如下：
  

3 状态转换测试技术

3.1 编写状态-事件表

• 状态图是编写状态-事件表的起点；
• 编写状态-事件表给出状态与事件的关系；
• 如下是一个简化的录音机（VCR）状态图：
  
• 由上述状态图可编写出状态-事件表：
  

3.2 编写转换树

• 状态-事件表被用于编写转换树；
• 初始状态为转换树的根；
• 以下为VCR的转换树：
  

3.3 编写合法测试用例的测试脚本

• 借助以上转换树和状态-事件表可编写合法测试用例的测试脚本；
• 转换树中每一条路径是一个测试用例；
• 如下是部分从VCR状态图导出的测试用例：
  

3.4 编写非法测试用例的测试脚本

• 可从状态-事件中得到非法的状态-事件组合；
• 非法的状态-事件是指在该特定状态时，系统没有指定要对该事件做出响应；
• 部分非法测试用例的测试脚本如下：
  

3.5 编写测试脚本防护

• 以下为防护编写的测试用例的测试脚本：
  

4 广泛性和实用性

4.1 广泛性

• 测试深度被用于计算测试覆盖率；
• 有关公式如下：

n：表示转换次数（也用于测试深度）

1次转换覆盖率/0次切换覆盖率 = 执行的转换数/状态模型中的转换总数

2次转换覆盖率/1次切换覆盖率 = 执行的两次转换的序列数/状态模型中两次转换的序列总数

状态-事件覆盖程度 = （状态数-执行的事件对）/（状态数*事件数）

4.2 故障检测

• 测试深度是指测试基于状态的行为所需的最少工作；
• 测试效果与故障检测的关系：

故障类别	合法测试用例	非法测试用例	边界值分析	更深层次的测试
额外状态	+	+	+	+
遗漏状态	+	-	-	-
破坏性状态*	-	+/-	+/-	+
重复防护	-	-	+/-	-
防护为false的转换	-	-	+	-
相互矛盾的转换	+	-	-	-
遗漏或错误转换	+	+	+	+/-
遗漏或错误动作	+	-	-	+/-
遗落或错误事件	+	-	-	+/-
隐含路径	-	+	+	+/-

-：检测出故障的希望很渺茫
+：检测出故障的概率很大
+-：检测出故障的概率很小
*：进行更深层次的测试可能不足以检测出破坏性状态

4.3 实用性和可用性

• 影响实用性的因素：

步进方式；
重置选项；
状态设置；
状态、转换、输入、输出与事件进行唯一性编码；
转换跟踪。