Luận văn thạc sĩ nghiên cứu các kỹ thuật kiểm thử hộp trắng

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ
NGUYỄN HƯƠNG GIANG

NGHIÊN CỨU CẤC KỸ THUẬT KIỂM IHỬHỘP TRẮNG

LUẬN VĂN THẠC sĩ MÁY

HÀ NỘI, 2015


NGUYỄN HƯƠNG GIANG

NGHIÊN CỨU CẤC KỸ THUẬT KIỂM IHỬHỘP TRẮNG

Chuyên ngành: Khoa học máy
tính

LUẬN VĂN THẠC sĩ MÁY

Người hướng dẫn khoa học:TS. Lê Văn


Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS. Lề Văn Phùng - Viện
Công nghệ thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình tôi làm luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trường Đại học sư phạm Hà Nội 2,
các thầy cô Viện Công nghệ thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam đã truyền đạt những kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học của mình.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè những
người đã động viên tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học vừa qua.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn này do tôi tự nghiên cứu,
đọc, dịch tài liệu, tổng hợp và thực hiện, đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn khoa học của thầy TS. Lề Văn Phùng. Các số liệu, kết quả trong luận văn
là trung thực, rõ ràng. Trong luận văn tôi có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã
trình bày trong phần tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung
được viết trong luận văn này.

Hà nội, ngày.........tháng 12 năm 2015
Người viết luận văn

MỤC LỤC

Nguyễn Hương Giang

2.2
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG PHẨN MÈM THỬ NGHIỆM ỬNG DỤNG KỸ THUẬT


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG


6

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các kỹ thuật kiểm thử hộp trắng có vai trò rất quan trọng trong việc đưa một
ứng dụng vào áp dụng thực tế.
Kiểm thử là một trong những giai đoạn của quá trình phát triển, hoàn thành sản
phẩm. Trước khi sản phẩm được phát hành tất cả các chức năng cũng như giao diện, ứng
dụng của sản phẩm đó đều cần qua kiểm thử. Một sản phẩm tuy được thiết kế tốt nhưng
cũng không thể tránh khỏi các sai sót. Kiểm thử hiệu quả sẽ phát hiện ra được các sai sót
này, tránh các lỗi trước khi phát hành. Kiểm thử đứng dưới vai trò của người sử dụng, sẽ
giúp cho sản phẩm có sự thích ứng phù hợp hơn với thị hiếu và nhu cầu của người dùng.
Chính vì lẽ đó, kiểm thử là việc hết sức cần thiết, cần nghiên cứu về kiểm thử nhằm góp
phần xác định chất lượng phần mềm vừa được xây dựng.
Kỹ thuật kiểm thử (technical testing) hộp trắng (white box) dựa vào thuật giải
cụ thể, dựa vào cấu trúc dữ liệu bên trong của đơn vị phần mềm cần kiểm thử để xác định
đơn vị phần mềm đó có thực hiện đúng không.
Vậy tại sao ta phải quan tâm đến các kỹ thuật kiểm thử? Vì chọn kỹ thuật kiểm
thử phù hợp thì sẽ:
Giảm chi phí phát triển
Tăng độ tin cậy của sản phẩm
Giúp tìm ra nhiều lỗi nhất
Chi phí (thời gian, công sức) ít nhất
Sinh ra được kỹ thuật kiểm thử chạy tốt
Vì vậy tôi mạnh dạn chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ của mình là “Nghiên cứu các
kỹ thuật kiểm thử hộp trắng”.
2. Mục đích nghiền cứu
-

Nâng cao kiến thức về công nghệ phần mềm, bảo đảm toán học trong khoa học máy tính.

7

-

Thực hành các kỳ thuật xác định các ca kiểm thử trong công nghệ kiểm thử hộp trắng.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
-

Nghiên cứu tổng quan về kiểm thử phần mềm.

-

Nghiên cứu tổng hợp về các kỳ thuật sử dụng để kiểm thử hộp trắng như kỳ thuật đồ thị
dòng, ma trận kiểm thử, điều kiện logic, điều khiển theo dòng dữ liệu, cấu trúc chu trình,...

-

Lập trình thử nghiệm một hoặc nhiều trong các kỳ thuật đã nghiên cứu để xác định các ca
kiểm thử và xây dựng kịch bản kiểm thử cho một bài toán cụ thể.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu là đơn vị phần mềm (một đoạn lệnh/mô-đun/chương trình).Phạm vi
nghiên cứu của đề tài là các kỳ thuật kiểm thử hộp trắng trong kiểm thử phần mềm.

5. Phương pháp nghiên cửu
-

Phương pháp tổng hợp phân tích các vấn đề liên quan đến đề tài,

-

Phương pháp thống kê kết hợp với phương pháp chuyên gia,

-

Phương pháp kết hợp lý thuyết với thực nghiệm trên máy tính.

6. Dự kiến đóng góp mới của đề tài
-

Xác định các tiêu chuẩn thích hợp cho việc chọn phương pháp thiết kế ca kiểm thử và ứng
dụng.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KIỂM THỬ PHẦN MỀM

1. Tổng quan về kỹ nghệ phần mềm
Kỹ nghệ phần mềm (software engineering) là sự áp dụng một cách tiếp cận có hệ
thống, có kỷ luật, và định lượng được cho việc phát triển, sử dụng và bảo trì phần mềm.
Ngành học kỳ nghệ phần mềm bao trùm kiến thức, các công cụ, và các phương pháp cho
việc định nghĩa yêu cầu phần mềm, và thực hiện các tác vụ thiết kế, xây dựng, kiểm thử
(software testing), và bảo trì phần mềm.[2] Kỳ nghệ phần mềm còn sử dụng kiến thức của


8

các lĩnh vực như kỳ thuật máy tính, khoa học máy tính, quản lý, toán học, quản lý dự án,

quản lý chất lượng, công thái học phần mềm (software ergonomics), và kỳ nghệ hệ thống
(systems engineering).
Trích dẫn một câu nói của Edsger Dijkstra về công nghệ phần mềm:
Khi máy tính chưa xuất hiện, thì việc lập trình chưa có khó khăn gì cả.Khi mới xuất
hiện một vài chiếc máy tính chức năng kém thì việc lập trình bắt đầu gặp một vài khó khăn
nho nhỏ.Giờ đây khỉ chúng ta có những chiếc máy tính khổng lồ thì những khó khăn ẩy trở
nên vô cùng lớn.Như vậy ngành công nghiệp điện tử không giải quyết khó khăn nào cả mà
họ chi tạo thêm ra những khó khăn mới.Khó khăn mà họ tạo nên chỉnh là việc sử dụng sản
phẩm của họ.
1.1.

Khái niệm Ctf bản về kiềm thử
Kiểm thử phần mềm (software testing) là một trong những yếu tố góp phần bảo
đảm chất lượng phần mềm (SQA), là khâu điển hình kiểm soát đặc tả, thiết lập, lập mã.
Theo Glen Myers: ‘‘Kiểm thử phẩn mềm là quá trình vận hành chương trình để tìm
ra lỗi”.
Kiểm thử phần mềm được đặt ra với những lý do:
Muốn nhận diện phần mềm như một phần tử của hệ thống hoạt động.
Hạn chế chi phí cho các thất bại do lỗi gây ra sau này (hiệu quả)
Có kế hoạch tốt nâng cao chất lượng suốt quá trình phất triển (giải pháp).
Kiểm thử giữ vai trò lớn trong quá trình phát triển phần mềm. Xét theo tiêu chí về
chi phí thì kiểm thử chiếm:
40% công sức phát triển;
> 30% tổng thời gian phát triển;
Với các phần mềm có ảnh hưởng tới sinh mạng, chi phí có thể gấp từ 3 đến 5
lần tổng các chi phí khác cộng lại.
Như vây, kiểm thử tốt sẽ:


9

Giảm chi phí phát triển;
Tăng độ tin cậy của sản phẩm phần mềm.
Vấn đề đặt ra là cần vận hành phần mềm như thế nào để:
Hiệu suất tìm ra lỗi là cao nhất?
Chi phí (thời gian, công sức) ít nhất?
Công việc trước mắt của kiểm thử phần mềm là tạo ra các ca kiểm thử để tìm ra lỗi
của phần mềm.
Mục đích cuối cùng của kiểm thử phần mềm nhằm có một chương trình tốt, chi phí
ít.
Glen Myers phát biểu một số quy tắc giống như mục đích kiểm thử:
©Kiểm thử là một tiến trình thực hiện một chương trình với ý định tìm ra lỗi.
©Một ca kiểm thử là một trường hợp kiểm thử có xác suất cao để tìm ra lỗi.
©Việc kiểm thử thành công là việc kiểm thử làm lộ ra một lỗi còn chưa được phát
hiện.
Các mục đích trên dẫn đến một sự thay đổi lớn trong quan điểm.Chúng đi ngược lại
quan điểm thông thường là một phép kiểm thử thành công là kiểm thử không tìm ra lỗi
nào.Mục đích của chúng ta là thiết kế các ca kiểm thử để làm lộ ra một cách có hệ thống
những lớp lỗi khác nhau và làm như vậy với một số lượng thời gian và công sức ít nhất.
Nếu kiểm thử được tiến hành thành công, thì nó sẽ làm lộ ra những lỗi trong phần
mềm. Việc kiểm thử phần mềm làm việc theo đặc tả nên các yêu cầu hiệu năng dường như
là được đáp ứng. Bên cạnh đó, dữ liệu thu thập được khi việc kiểm thử tiến hành đưa ra
một chỉ dẫn tốt về độ tin cậy phần mềm và một chỉ dẫn nào đó về phẩm chất phần mềm
với tư cách toàn cục.
Có một điều mà kiểm thử không thể làm được: Kiểm thử không thể chứng minh
được việc không có khiếm khuyết, nó chỉ có thể chứng minh được khiếm khuyết phần
mềm hiện hữu.


1

Khi kiểm thử, người ta đưa ra những khái niệm về ca kiểm thử “tốt” và “thắng lợi”:
Ca kiểm thử tot là ca kiểm thử có xác suất cao tìm ra 1 lỗi.
Ca kiểm thử thẳng lợi là ca kiểm thử làm lộ ra ít nhất một lỗi.
Vấn đề đặt ra ở chỗ nếu không tìm được lỗi nào thì có thể kết luận phần mềm hoàn
hảo?Câu trả lời chung là chưa hẳn như vậy.
Kiểm thử có nhiều lợi ích, trong đó phải kể đến các lợi ích quan trọng:
Ca kiểm thử thắng lợi làm lộ ra khiếm khuyết Kiểm thử mang lại
các lợi ích phụ là thuyết minh:
+ Chức năng tương ứng với đặc tả,
+ Thực thi phù hợp yêu cầu và đặc tả,
+ Cung cấp các chỉ số tin cậy và chất lượng.
Tuy kiểm thử có nhiều lợi ích như trên nhưng chưa thể khẳng định phần mềm
không còn khiếm khuyết.
1.2.

Chiến lược kiểm thử

1.2.1.

Khái niệm chiến lược kiểm thử
Chiến lược kiểm thử là sự tích hợp các kỳ thuật thiết kế ca kiểm thử tạo thành một

dãy các bước nhằm hướng dẫn quá trình kiểm thử phần mềm thành công.
Chiến lược kiểm thử được đặt ra với mục tiêu nhằm phác thảo một lộ trình
để:
Nhà phát triển tổ chức việc bảo đảm chất lượng bằng kiểm thử,
Khách hàng hiểu được công sức, thời gian và nguồn lực cần cho kiểm thử.
Chiến lược kiểm thử cần phải đạt những yếu cầu sau:
Tích hợp được các khâu như lập kế hoạch, thiết kế ca kiểm thử, tiến hành kiểm

thử, thu thập và đánh giá các thong tin kết quả.
Đủ mềm dẻo để cổ vũ óc sáng tạo, đáp ứng được nhu cầu khách hàng


1

Thích ứng với mức kiểm thử cụ thể
Đáp ứng các đối tượng quan tâm khác nhau.
Kiểm thử là một tập hợp những hoạt động mà có thể được lập kế hoạch trước và
tiến hành một cách có hệ thống. Một tập các bước mà trong đó chúng ta có thể vận dụng
những kỹ thuật thiết kế ca kiểm thử và phương pháp kiểm thử có những đặc trưng mang
tính “khuôn mẫu
Bắt đầu ở mức mô-đun và tiếp tục cho đến khi tích hợp ở mức hệ thống trọn
vẹn.
Các kỳ thuật kiểm thử khác nhau là thích hợp cho những thời điểm khác nhau.
Được cả người phát triển và nhóm kiểm thử độc lập cùng tiến hành.
Kiểm thử đi trước gỡ lỗi, song việc gỡ lỗi phải thích ứng với từng chiến lược
kiểm thử.
Chiến lược cần thích ứng với từng mức kiểm thử và phải đưa ra hướng dẫn cho
người thực hành và một tập các cột mốc cho người quản lý. Có hai mức kiểm thử:
Kiểm thử mức thấp: thẩm định từng đoạn mã nguồn xem có tương ứng và thực
thi đúng đắn hay không?
Kiểm thử mức cao: thẩm định và xác minh các chức năng hệ thống chủ yếu có
đúng đặc tả và đáp ứng yêu cầu của khách hàng hay không?
Mỗi chiến lược đáp ứng được yêu cầu cần quan tâm:
Có các hướng dẫn cho người thực hiện tiến hành kiểm thử.
Có các cột mốc cho các nhà quản lý kiểm soát hoạt động bảo đảm chất lượng.
Có thước đo để đo và nhận ra các vấn đề càng sớm càng tốt.
Khách hàng có thể nhận biết được quá trình kiểm thử.
Việc kiểm thử cung cấp một thành lũy cuối cùng để có thể thẩm định về chất lượng

và có thể phát hiện ra lỗi.
Có một số quan điểm sai lầm:


1

Người phát triển không nên tham gia kiểm thử.
Cho phép người lạ kiểm thử một cách thô bạo.
-

Người kiểm thử chỉ quan tâm khi kiểm thử bắt đầu.
Nên xuất phát từ thực tiễn mà phân công trách nhiệm thử:
-

Người phát triển chịu trách nhiệm kiểm thử đơn vị do mình phát triển để bảo
đảm thực hiện theo đúng thiết kế, có thể tham gia kiểm thử tích hợp; không
khoán trắng chương trình cho người kiểm thử mà phải cùng làm việc với người
kiểm thử xuyên suốt dự án.
Nhóm kiểm thử độc lập bắt đầu làm việc khi các khoản mục cấu trúc phần mềm
đã đầy đủ, giúp gỡ bỏ những thành kiến: “người xây dựng không thể kiểm thử
tốt sản phẩm”, gỡ bỏ mâu thuẫn giữa những người tham gia; đánh giá công sức
người phát triển bỏ ra tìm lỗi; tạo ra báo cáo đầy đủ cho tổ chức bảo đảm chất
lượng phần mềm.

1.2,2,

Mô hình chiến lược tổng thể
về mặt kỳ nghệ, việc kiểm thử gồm một số bước được thực hiện tuần tự. Ban đầu,

việc kiểm thử tập trung vào từng mô-đun riêng biệt bảo đảm nó ban hành đúng đắn như

một đơn vị. Do đó mới có tên kiểm thử đơn vị. Kiểm thử đơn vị dùng rất nhiều các kỳ
thuật kiểm thử hộp trắng, kiểm soát các đường đặc biệt trong cấu trúc điều khiển của một
lớp mô-đun nhằm phát hiện tối đa các lỗi. Mặt khác, các mô-đun phải được lắp ghép hay
tích hợp lại để tạo nên phần mềm hoàn chỉnh.
Việc kiểm thử tích hợp có liên quan đến thẩm định và xây dựng chương trình.Các
kỹ thuật thiết kế kiểm thử hộp đen được dùng trong hầu hết quá trình tích hợp, mặc dù các
kiểm thử hộp trắng cũng có thể được dùng để bao quát đa số các đường điều khiển.Sau khi
phần mềm đã được dùng tích hợp (được xây dựng), một tập hợp các phép kiểm thử sẽ
được tiến hành.Các tiêu chuẩn hợp lệ (được thiết lập trong phân tích yêu cầu) cũng phải
được kiểm thử.Việc kiểm thử hợp lệ được tiến hành nhằm bảo đảm phần mềm đáp ứng đầy
đủ các yêu cầu chức năng.Các kỹ thuật kiểm thử hộp đen được dùng chủ yếu trong kiểm


1

thử hợp lệ.
Kiểm thử hệ thống nằm trong khung cảnh rộng hơn của kỳ nghệ hệ thống máy
tính.Khi làm hợp lệ, phần mềm phải được tổ hợp với các phần tử hệ thống khác (như
phần cứng, con người, CSDL).VÌ vậy, kiểm thử hệ thống là rất quan trọng.
Cuối cùng, kiểm thử chấp nhận sẽ thẩm định lại rằng tất cả các thành phần có
phối khớp với nhau không, cũng như chức năng hay độ hoàn thiện của hệ thống có
đạt được không.

Hình 1.1.Mô hình chiến lược kiểm thử tổng thể
1.2.3.

Một sổ chiến lược kiểm thử khác
Ngoài chiến lược kiểm thử tổng thể, người ta còn tiến hành một loạt các

chiến lược kiểm thử bổ trợ khác như:

Kiểm thử hệ thời gian thực
Kiểm thử Alpha và Beta
1.2.3.1.

Kiểm thử so sánh.
Chiến lược kiểm thử hệ thời gian thực


1

Hệ thời gian thực là hệ thống đáp ứng đúng, chính xác các sự kiện của môi
trường.
Kiểm thử hệ thống thời gian thực là rất khó. Những người thiết kế ca kiểm thử
không chỉ phải xem xét các trường hợp kiểm thử hộp đen và hộp trắng mà còn phải
xem xét cả việc chia thời gian cho dữ liệu cà cơ chế song song cho các nhiệm vụ (tiến
trình) giải quyết dữ liệu đó.Trong nhiều tình huống, trạng thái của hệ thống cũng có
thể dẫn tới lỗi.
Mối quan hệ mật thiết giữa phần mềm thời gian thực và môi trường phần cứng
của nó cũng có thể gây ra các vấn đề cho kiểm thử.Việc kiểm thử phần mềm phải xem
xét tác động của các lỗi phần cứng đến xử lý phần mềm.những lỗi như thế rất khó mô
phỏng sát thực tế.
Để khắc phục khó khăn trên, chiến lược kiểm thử được vạch ra theo 4 bước
thực hiện:
Bước 1: Kiểm thử tác vụ
Kiểm thử từng tác vụ một cách độc lập với nhau(bằng kiểm thử hộp trắng và
hộp đen).
Kiểm thử tác vụ cho phép phát hiện sai về logic và chức năng nhưng không
phát hiện sai về thời gian và ứng xử.
Bước 2: Kiểm thử ứng xử
Trước hết sử dụng công cụ CASE tạo mô hình hệ thống để mô phỏng ứng xử,

xem ứng xử như hậu quả của sự kiện tác động từ ngoài vào.
Sau đó dựng kết quả hoạt động phân tích này để thiết kế các ca kiểm thử
(tương tự kỹ thuật đồ thị nhân quả).
Tiếp theo, phân lớp sự kiện (phân hoạch tương đương). Kiểm thử từng lớp sự
kiện và nhận ứng xử của hệ thi hành để phát hiện các sai do xử lý đáp ứng các sự kiện
đó.
Cuối cùng, kiểm thử mọi lớp sự kiện. Các sự kiện được đưa vào trong hệ


1

thống theo thứ tự ngẫu nhiên và với tần xuất ngẫu nhiên nhằm phát hiện các lỗi ứng
xử.
Bước 3: Kiểm thử liên tác
Kiểm thử liên tác là kiểm thử để tìm các sai liên quan đến thời gian đáp ứng do không
đồng bộ:
Các tác vụ không đồng bộ khi liên tác với các tác vụ khác. Vì thế cần kiểm
thử với nhịp điệu dữ liệu và mức tải với các xử lý khác nhau.
Các tác vụ không đồng bộ do giao tiếp phụ thuộc hàng đợi thông điệp hoặc
truy nhập kho dữ liệu cũng được thử để bộc lộ các lỗi về quy mô dữ liệu.
Bước 4: Kiểm thử toàn hệ thống
Tích hợp phần cứng và phần mềm nhằm tìm lỗi trên các phương diện:
Giao diện (giữa phần cứng và phần mềm)
Môi trường (tác động từ môi trường: các sự kiện).
Các ngắt (các loại ngắt và các xử lý xảy ra như hậu quả của ngắt).
1.2.3.2.

Kiểm thử Alpha và Beta
Kiểm thử alpha (alpha testing) và kiểm thử beta (beta testing) đều do người

dùng thực hiện và đều được thực hiện trong môi trường thực.
Người phát triển không thể nào lường hết được khách hàng sẽ dùng chương
trình như thế nào. Các hướng dẫn sử dụng có thể bị hiểu sai, việc tổ hợp dữ liệu lạ
lại có thể hay được dùng, cái ra dường như rõ ràng với người kiểm thử, nhưng có thể lại
khó hiểu đối với người dùng.
Kiểm thử Alpha
Kiểm thử Alpha được khách hàng tiến hành tại cơ quan của người phát triển.
Phần mềm được dùng theo sự sắp đặt tự nhiên với người phát triển (nhìn qua vai)
người dùng và ghi lại các lỗi khi sử dụng. Kiểm thử Alpha còn có tên khác là kiểm
thử “sau lưng” và được tiến hành trong một môi trường có kiểm soát.


1

Dữ liệu cho kiểm thử Alpha là dữ liệu mô phỏng.
Kiểm thửBeta
Kiểm thử Beta được người dùng cuối tiến hành tại một hay nhiều cơ quan
khách hàng. Không giống kiểm thử Alpha, người phát triển thường không có mặt. Do
đókiểm thử Beta là việc áp dụng “sống” của phần mềm trong một môi trường mà
người phát triển không thể nào kiểm soát được. Khách hàng ghi lại tất cả các vấn đề
(thực hay tưởng tượng) gặp phải trong khi kiểm thử Beta và báo cáo lại những vấn đề
đó cho người phát triển trong những khoảng thời gian đều đặn. Xem như một kết quả
của vấn đề được báo cáo trong kiểm thử Beta, người phát triển tiến hành sửa đổi rồi
chuẩn bị đưa ra sản phẩm phần mềm cho toàn bộ khách hàng.
Trường hợp kiểm thử Alpha và Beta cho 1 khách:
Khi các phần mềm dành cho một người đặt hàng, thì hoạt động kiểm thử chỉ
cần một khách hàng tiến hành thẩm định mọi yêu cầu.
Kiểm thử này do người sử dụng cuối cùng thực hiện, không phải là người
đặt hàng.
Kiểm thử chấp nhận có thể tiến hành vài tuần hoặc vài tháng một lần, nhờ đó

mà bộc lộ được các lỗi tích lũy làm suy giảm hệ thống theo thời gian.
Trường hợp kiểm thử Alpha và Beta cho n khách:
Với phần mềm dành cho nhiều khách hàng, thì kiểm thử chấp nhận bằng một
khách hàng là không thực tế.Quá trình kiểm thử Alpha và Beta cho nhiều người tiến
hành là bắt buộc.
1.2.3.3.

Kiểm thử so sánh
Có một số tình huống (như điều khiển máy bay, điều khiển nhà máy năng

lượng hạt nhân) mà trong đó độ tin cậy của phần mềm là yếu tố hàng đầu.Trong
những ứng dụng như vậy, phần cứng và phần mềm thường được yêu cầu tối thiểu hóa
khả năng lỗi.Khi phần mềm được phát triển, nhóm kỳ nghệ phần mềm tách biệt sẽ
phát triển những bản độc lập ứng dụng bằng cách dùng cùng đặc tả.Trong những tình
huống như thế, mỗi bản có thể được kiểm thử với cùng dữ liệu để đảm bảo rằng tất cả


1

đều cho kết quả giống nhau.
Các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng các bản phần mềm độc lập được phát triển.
Những bản độc lập này tạo nền cho kỳ thuật kiểm thử hộp đen được gọi là kiểm thử
so sánh (comparision testing) hay kiểm thử dựa vào nhau (back-to-back testing).
Khi tạo ra nhiều cài đặt cho cùng một đặc tả, các ca kiểm thử được thiết kế để
dùng những kỳ thuật hộp đen khác (như phân hoạch tương đương) được xem như
từng bản đầu vào của phần memJVew két quả ra của mỗi bản là giống nhau thì người
ta giả thiết rằng tất cả các cài đặt đều đúng.Nếu kết quả ra là khác nhau thì từng ứng
dụng sẽ được nghiên cứu lại để xác định liệu một khiếm khuyết trong một hay nhiều
bản có phải là nguyên nhân sinh ra sự khác biệt hay không.Trong phần lớn các trường
hợp, việc so sánh các kết quả ra có thể được thực hiện tự động.

Việc kiểm thử so sánh không đơn giản. Neu đặc tả mà từ đó tất cả các phiên
bản đã được xây dựng ra bị lỗi thì mọi bản đều có thể phản ánh lỗi đó.Mặt khác, nếu
từng bản độc lập lại tạo ra kết quả giống nhau, nhưng không đúng, thì việc kiểm thử
điều kiện sẽ không phát hiện được lỗi.
Trong quá trình kiểm thử so sánh, cần chú ý:
Khi triển khai nhiều phiên bản phần mềm từ cùng một đặc tả, kiểm thử
hộp đen cho các sản phẩm này được thực hiện với cùng ca kiểm thử và
cùng các dữ liệu vào.
Khi so sánh các kết quả thu được, nếu có khác biệt nghĩa là có sai trong
một sản phẩm nào đó.
1.3.

Các phương pháp kiểm thử
Thiết kế kiểm thử cho phần mềm và các sản phẩm kỹ nghệ khác có thể có tính
thách đố như việc thiết kế ban đầu cho chính bản thân sản phẩm. Người kỹ sư phần
mềm thường kiểm thử hần mềm sau khi lập trình xong.Các ca kiểm thử đòi hỏi vừa
đúng lại vừa đủ.Mặt khác, kiểm thử cần được thiết kế sao cho có khả năng cao nhất
để tìm ra lỗi với thời gian và công sức ít nhất.
Có rất nhiều phương pháp thiết kế trường hợp kiểm thử cho phần mềm.Những


1

phương pháp này cung cấp cho người phát triển một cách tiếp cận hệ thống tới việc
kiểm thử.Quan trọng hơn, những phương pháp này đưa ra một cơ chế có thể giúp đảm
bảo tính đầy đủ của kiểm thử và đưa ra khả năng cao nhất để phát hiện ra lỗi trong
phần mềm.
Bất kỳ sản phẩm kỹ nghệ nào đều có thể được kiểm thử một trong hai cách:
(1) Kiểm thử chức năng/ hộp đen: cho dữ liệu đầu vào đúng/ sai, kiểm tra đầu ra
đúng/ sai, tức là kiểm thử xem từng chức năng có vận hành đúng không,

không quan tâm đến cẩu trúc bên trong của chức năng đó;
(2) Kiểm thức cấu trúc/ hộp trắng: không những quan tâm đến mối quan hệ đầu
vào và đầu ra của chức năng đó mà còn quan tâm đến cấu trúc bên trong, quan
tâm chi tiết đến từng đầu vào đầu ra của các thành phần cấu thành trong đó và
cả sự ăn khớp giữa chúng nữa, tức là đảm bảo rằng, sự vận hành bên trong
thực hiện đúng theo đặc tả và tất cả các thành phần bên trong đều được quan
tâm và được kiểm tra một cách chi tiết.
Đối với phần mềm máy tính, kiểm thử hộp đen biểu thị việc kiểm thử được
tiến hành tại giao diện phần mềm. Mặc dầu chúng được thiết kế để phát hiện ra lỗi,
kiểm thử hộp đen được dùng để thể hiện rằng các chức năng phần mềm đã vận hành,
cái vào được chấp nhận đúng, và cái ra được tạo ra đúng, tính toàn vẹn thông tin
ngoài (như tệp dữ liệu) là được duy trì. Phép kiểm thử hộp đen xem xét một khía cạnh
của hệ thống mà ít để ý tới cấu trúc logic bên trong của phần mềm.
Kiểm thử hộp trắng được hướng tới việc xem xét kỳ về chi tiết thủ tục.Các
đường logic đi qua phần mềm được kiểm thử bằng cách đưa ra các trường hợp kiểm
thử, vốn thực hiện trên một tập xác định các điều kiện và/ hoặc chu trình. “Trạng thái
của chương trình” có thể được xem xét tại nhiều điểm khác nhau để xác định liệu
trạng thái dự kiến hay khẳng định có tương ứng với trạng thái thực tại hay không.
Thoáng nhìn dường như là việc kiểm thử hộp trắng rất thấu đáo sẽ dẫn tới
“chương trình chính xác 100%”. Mọi điều ta cần là xác định tất cả các con dđường
logic, xây dựng các trường hợp kiểm thử để vét hết logic chương trình. Nhưng việc


1

kiểm thử vét cạn lại có một số vấn đề.Ngay cả với những chương trình nhỏ, số các
đường logic cũng có thể rất lớn.
Tuy nhiên, việc kiểm thử hộp trắng không nên bị bỏ qua không xét vì không
thực tế.Người ta có thể chọn ra một số có giới hạn đường logic quan trọng và thực
hiện chúng. Có thể thăm dò cấu trúc dữ liệu quan trọng về tính hợp lệ. Các thuộc tính

của cả kiểm thử hộp đen lẫn hộp trắng có thể được tổ hợp để đưa ra một cách tiếp cận
để làm hợp lệ cho giao diện phần mềm và bảo đảm có chọn lựa rằng công việc bên
trong của phần mềm là đúng đắn.
1.4.

Các kỹ thuật kiểm thử
Mục tiêu của kiểm thử là phải thiết kế các trường hợp kiểm thử có khả năng
cao nhất trong việc phát hiện nhiều lỗi với thời gian và công sức tối thiểu. Do đó, có
thể chia các kỹ thuật kiểm thử thành hai loại:
Kỹ thuật kiểm thử hộp đen (Black - box testing) hay còn gọi là kỹ thuật kiểm
thử chức năng.
Kỹ thuật kiểm thử hộp trắng (white - box testing) hay còn gọi là kỹ thuật kiểm
thử cấu trúc (structural testing).

1.4.1.

Kỹ thuật kiểm thử hộp đen (Black - box testing)
Kiểm thử hộp đen hay còn gọi kiểm thử hướng dữ liệu (data driven) hay là

kiểm thử hướng vào/ra (input/output driven).
Trong kỹ thuật này, người kiểm thử xem phần mềm như là một hộp đen.
Người kiểm thử hoàn toàn không quan tâm đến cấu trúc và hành vi bên trong của
chương trình. Người kiểm thử chỉ cần quan tâm đến việc tìm các hiện tượng mà phần
mềm không hành xử theo đúng đặc tả của nó. Do đó, dữ liệu kiểm thử sẽ xuất phát từ
đặc tả.
1.4.2.

Kỹ thuật kiểm thử hộp trắng (white - box testing)

Kiểm thử hộp trắng hay còn gọi là kiểm thử hướng logic, cho phép kiểm tra cấu

trúc bên trong của phần mềm với mục đích bảo đảm rằng tất cả các câu lệnh và
điều kiện sẽ được thực hiện ít nhất một lần.Người kiểm thử truy nhập vào mã


2

nguồn chương trình và có thể kiểm tra nó, lấy đó làm cơ sở để hỗ trợ việc kiểm
thử.


Kết luận
Trong chương 1 đã nêu tổng quan về kỳ nghệ phần mềm và các loại kiểm thử
phần mềm cơ bản.Kiểm thử hộp trắng xem xét chương trình ở mức độ chi tiết và phù
hợp khi kiểm tra các môđun nhỏ.Tuy nhiên, kiểm thử hộp trắng có thể không đầy đủ
vì kiểm thử hết các lệnh không chứng tỏ là chúng ta đã kiểm thử hết các trường hợp
có thể.Ngoài ra chúng ta không thể kiểm thử hết các đường đi với các vòng lặp lớn.
Kiểm thử hộp đen chú trọng vào việc kiểm tra các quan hệ vào/ra và những
chức năng giao diện bên ngoài, nó thích hợp hơn cho các hệ thống phần mềm lớn hay
các thành phần quan trọng của chúng.Nhưng chỉ sử dụng kiểm thử hộp đen là chưa
đủ.Bởi vì, kiểm thử chức năng chỉ dựa trên đặc tả của môđun nên không thể kiểm thử
được các trường hợp không được khai báo trong đặc tả. Ngoài ra, do không phân tích
mã nguồn nên không thể biết được môđun nào của chương trình đã hay chưa được
kiểm thử, khi đó phải kiểm thử lại hay bỏ qua những lỗi tiềm ẩn trong gói phần mềm.
Phương pháp kiểm thử hộp trắng và kiểm thử hộp đen là hai phương pháp cơ
bản có vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển phần mềm, nếu chúng ta biết
kết hợp chúng để bổ sung khiếm khuyết lẫn nhau.
CHƯƠNG 2
CÁC KỸ THUẬT KIỂM THỬ Hộp TRẮNG
2.1.

Đồ thị dòng
Một kỳ thuật kiểm thử hộp trắng đầu tiên được TomMcCabe đề nghị là “kiểm
thử đường cơ sở. Phương pháp đường cơ sở giúp cho người thiết kế trường hợp kiểm
thử có thể suy dẫn ra một cách đo độ phức tạp logic của thiết kế thủ tục và dùng cách
này như một hướng dẫn để xác định một tập cơ sở các đường thực hiện. Các trường
hợp kiểm thử được suy dẫ ra để thực hiện một tập cơ sở, đảm bảo để thực hiện mọi
câu lệnh trong chương trình ít nhất một lần trong khi kiểm thử.
Trong phương pháp đường cơ sở một hệ thống ký pháp đơn giản được dùng
để biểu diễn cho luồng điều khiển, được gọi là đồ thị dòng (hay đồ thị chương trình).
Đồ thị dòng mô tả cho dòng điều khiển logic dung ký pháp được minh họa trong hình


2.1. Mỗi kết cấu có cấu trúc đều có một ký hiệu đồ thị dòng tương ứng.

Hình 2.1 Các cẩu trúc cơ bản của đồ thị dòng
(sequence, if, while, until, case)
Đồ thị dòng thực chất là một kỹ thuật dựa trên cấu trúc điều khiển của chương
trình.Nó gần giống đồ thị luồng điều khiển của chương trình.
Đồ thị dòng nhận được từ đồ thị luồng điều khiển bằng hai cách:
Gộp các lệnh tuần tự và điều khiển liên tiếp thành một lệnh;
Thay lệnh rẽ nhánh của các đường điều khiển bằng một nút “vị tự”.
Cấu trúc đồ thị dòng gồm:
Mỗi nút (hình tròn) biểu thị một hay một số lệnh tuần tự và rẽ nhánh, hoặc thay
cho điểm phân nhánh hay hội tụ các đường điều khiển.
Mỗi cạnh nối hai nút biểu diễn dòng điều khiển.
Kết quả đồ thị dòng thể hiện:
Chia mặt phẳng thành nhiều miền.
Có nút vị tự biểu thị sự phân nhánh của các cung.
Mỗi cung nối từng cặp nút biểu diễn luồng điều khiển.
Ví du 1;

Xét một cấu trúc điều khiển chương trình
Do while còn bản ghi chưa xử lý
Read bản ghi chưa xử lý if giá trị trường
thứ nhất của bản ghi = 0 then xử lý bản
ghi;
Cất vào bộ nhớ;
tăng biến đếm;
else if giá trị trường thứ hai của bản ghi = 0
then tạo lại bản ghi;
else xử lý bản ghi;
Cất vào tệp;
end if
end if
end do
Bước 1- Gán nhãn cho các dòng lệnh:
1

Do while còn bản ghi chưa xử lý

2

Read bản ghi chưa xử lý

3

if giá trị trường thứ nhất của bản ghi = 0

4

then xử lý bản ghi;
Cất vào bộ nhớ;

5

tăng biến đếm;

6

else if giá trị trường thứ hai của bản ghi = 0


7

then tạo lại bản ghi;

8

else xử lý bản ghi;
Cất vào tệp;

9

end if

10 end if
11 end do
Các dòng lệnh có liên quan đến xử lý dữ liệu đều được đánh số thứ tự (1, 2,
11), từ đó sẽ được sơ đồ điều khiển của chương trình (hình 2.2).

Bước 2- Vẽ sơ đồ điều khiển của chương trình :

Hình 2.2 Sơ đồ điều khiển của chương trình
Trên cơ sở gộp các lệnh thực hiện tuần tự liền kề với nhau hoặc lệnh thực hiện liền
kề rẽ nhánh, ta có sơ đồ luồng điều khiển (mức gộp) (hình 2.3)


,,-r
Bước 3- Vẽ đồ thị dòng:

Rẽ
Từ sơ đồ luồng điều khiển xác định được đồ thị dòng (hìnhnhánh
2.4). .Các thông số của đồ thị dòng gồm: 9 nút (N=9), trong

đó:3 nút là vị tự (P=3) (nút được đánh dấu tô màu sẫm), 11 cung (E=ll).
Hình 2.4 Đồ thị dòng

Hình 2.3 Sơ đồ luồng điều khiển