J04 测试

验证与确认 (Vérification et Validation)

验证 (Vérification)
- 确认我们是否正确地制作了产品。
- 软件是否符合其规格说明？
确认 (Validation)
- 确认我们是否制作了正确的产品。
- 软件是否满足用户需求？

验证方法 (Méthodes de vérification)

检查 (Inspection)
- 静态测试，包括规格说明和代码的审查。
测试 (Test)
- 动态测试，通过输入数据运行代码。

符号验证 (Vérification symbolique)

抽象执行，生成输入数据或验证特定点（如代码覆盖、计算精度等）。

形式验证 (Vérification formelle)

基于证明或模型检测（Model Checking）。

为什么要测试？(Pourquoi tester ?)

研究表明，设计阶段修复错误的成本与生产阶段相比，成本比为 1:100。
在开发 NASA 卫星嵌入式软件时，测试占开发预算的 80%（管理信息系统的标准是 35%）。

测试的难点 (Difficultés des tests)

测试是一种部分验证的方法。
有时被认为是负面方法：旨在检测错误，而非构建性开发活动的一部分。

术语 (Terminologie)

异常 (Anomalie)
- 系统行为不符合规格说明。
缺陷 (Défaut)
- 代码片段在运行时可能导致异常。
错误 (Erreur)
- 导致缺陷的人为行为。

不同类型的测试 (Les différents tests)

单元测试 (Tests unitaires)
- 测试单个组件的独立行为。
- 组件可以是一个函数或方法。
- 隔离测试：组件需要在完全隔离的环境下测试（不访问文件、数据库等）。
  - 如果组件依赖于其他服务，使用桩 (stubs) 或模拟对象 (mock objects) 来代替。
集成测试 (Tests d'intégration)
非回归测试 (Tests de non régression)
名义测试 (Tests nominaux)
鲁棒性测试 (Tests de robustesse)
性能测试 (Tests de performance)

输入数据的选择 (Choix des données d'entrée)

基于规格说明
- 功能性测试：黑盒测试方法。
- 数据选择基于被测模块的描述。
- 难点：数据集合通常是无限的。
基于代码
- 结构性测试：白盒测试方法。
- 数据选择需要覆盖模块中的所有代码路径至少一次。
- 难点：组合爆炸问题（combinatorial explosion）。

黑盒测试 (Test boîte noire)

利用规格说明，根据输入值预测输出结果。
极限值测试（Valeurs limites）。
- 空数组。
- 仅有一个元素的数组（目标元素存在/不存在）。
- 第一个或最后一个元素为目标。
将输入划分为等价类，每类至少选择一个代表值。
分类测试：
- 目标元素存在。
- 目标元素不存在。
不同大小的数组。

白盒测试 (Test boîte blanche)

基于代码知识的测试。
执行每条指令和每个路径至少一次。
构建控制流图，包括：
- 节点：表示指令。
- 边：表示分支。

圈复杂度 (Complexité cyclomatique)

独立路径的数量，计算方式如下：
- 边数 - 节点数 + 2。
- 图的区域数。
- 决策节点数 + 1。
下界：执行所有独立路径所需的最少测试次数。
上界：执行所有指令所需的最大测试次数。

JUnit 单元测试 (Tests unitaires en Java)

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;

public class TestBoiteNoire {
    @Test
    public void testTableauVide() {
        int[] t = new int[0];
        assertEquals(-1, RechercheDichotomique.recherche(123, t));
    }

    @Test
    public void testTableauUnElementPresent() {
        int[] t = new int[]{17};
        assertEquals(0, RechercheDichotomique.recherche(17, t));
    }
}

JUnit 断言 (Assertions)

assertEquals()：验证两个对象相等。
assertSame()：验证两个引用是否指向同一对象。
assertNull()：验证对象是否为 null。
assertTrue()：验证表达式是否为真。
assertArrayEquals()：验证两个数组是否相等。
assertThrows()：验证是否抛出异常。
assertTimeout()：验证执行是否在规定时间内完成。

组件隔离 (Isoler un composant)

单元测试的组件不应依赖其他组件。
使用模拟对象（Mocks）代替实际依赖。
示例框架：Mockito。

验证不变量、前置条件或后置条件

使用 assert 语句。

1
2
3

assert tableau != null;
assert estTrie(tableau) : "表格必须是排序的";

启用断言

通过 java -ea 命令。

测试驱动开发 (Développement piloté par les tests, TDD)

一种先编写单元测试再编写代码的方法。

TDD 的步骤

建模测试对象（了解其公开方法）。
编写测试对象的框架代码（方法声明）。
循环迭代：
- 编写测试。
- 执行测试（应失败）。
- 编写足够的业务代码以通过测试。

红绿重构循环 (Red, Green, Refactor)

红色：测试失败。
绿色：测试通过。
重构：优化代码。