Khóa luận Kiểm thử theo mô hình FSM và ứng dụng của nó trong web

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

------

Sinh viên: Nguyễn Thị Bích Ngọc

ĐỀ TÀI:

KIỂM THỬ THEO MÔ HÌNH FSM

VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG WEB

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ phần mềm

1

HÀ NỘI, 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

------

Sinh viên: Nguyễn Thị Bích Ngọc

ĐỀ TÀI:

KIỂM THỬ THEO MÔ HÌNH FSM

VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG WEB

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ phần mềm

Cán bộ hướng dẫn: Đặng Văn Hưng

HÀ NỘI, 2010

2

KHÁI QUÁT

Trong tài liệu này đề cập đế các vấn đề về kiểm thử máy trạng thái hữu hạn

(Finite-state Machines Testing hay viết tắt là FSMs testing) và ứng dụng của nó trong

web.

Chương 1là tìm hiều về FSMs

Chương 2 là tìm hiểu về kiểm thử với mô hình FSMs,

Chương 3 là tìm hiểu về tìm hiểu về dòng điểu khiển, phụ thuộc dữ liệu và kiểm

thử tương tác.

Chương 4 là kiểm thử với mô hình FSMs trong web.

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Văn Hưng

Học viên thực hiện: Nguyễn Thị Bích Ngọc

FSM sử dụng các cấp trung gian để mô hình các chương trình hoạt động hay xử

lý tạo sự cân bằng giữa các phần đơn giản và phức tạp. FSM diễn tả sự xử lý và hoạt

động của các chương trình liên hợp

Kiểm thử FSM được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực phần mềm bằng bảng

chọn, các hệ thống được thiết kế bằng phương pháp hướng đối tượng.

3

LỜI MỞ ĐẦU

Đảm bảo phần mềm là một nhiệm vụ vô cùng quan trọng trong phát triển phần

mềm, nó liên quan mật thiết đến sự tồn tại và phát triển của các công ty phần mềm.

Trong đó có sự kiểm thử chương trình, nó là sự kiểm tra thông qua việc thực hiện

chương trình, được tiến hành sau khi đã phát triển chương trình (mã nguồn). Nó là kỹ

thuật kiểm tra khá phổ biến ngày nay. Có rất nhiều kỹ thuật kiểm thử chương trình,

song rất nhiều hạn chế với những kỹ thuật kiểm thử dựa trên các mô hình đơn giản,

như là: kiểm tra danh sách, phân chia, mô hình cây.... Chi tiết hoạt động của chương

trình, sự tương tác giữa các thành phần khác nhau của chương trình, cũng như là các

thông tin về cách sử dụng chi tiết không thể được trình bày 1 cách đầy đủ trên những

mô hình kiểm thử đơn giản. Trong đề tài này, tôi xin giới thiệu “Finite – state

machines” (FSMs) như là cơ sở cho rất nhiều kỹ thuật kiểm thử.

1

MỤC LỤC

LỜIMỞĐẦU..................................................................................................................................1

Chương1. FINITE-STATEMACHINES.................................................................................3

1.1.FSMs - Khái niệm cơ bản và ví dụ ..........................................................3

1.2. Mô tả FSMs .............................................................................................6

Chương2. KIỂMTHỬTHEOMÔHÌNHFSMs..................................................................8

2.1. Những rắc rối cơ bản đối với hệ thống được mô hình hóa bởi FSMs..8

2.2. Xây dựng mô hình và kiểm tra cho thiếu, thừa trạng thái và sự chuyển tiếp.

...............................................................................................................................10

2.3. Sự kiểm thử cho những trạng thái và sự chuyển tiếp..........................13

Chương3. DÒNGĐIỀUKHIỂN, PHỤTHUỘCDỮLIỆU, SỰKIỂMTHỬTƯƠNG

TÁC.............................................................................................................................................................13

3.1. Sự kiểm thử dòng điều khiển cơ bản....................................................14

3.1.1Khái niệm chung....................................................................................................14

3.1.2. Xây dựng mô hình................................................................................................16

3.1.3. Sự lựa chọn đường dẫn........................................................................................19

3.1.4.Cập nhật đường dẫn .............................................................................................21

3.1.5. Kiểm tra vòng lặp, cách sử dụng CFT và các vấn đề khác.................................21

3.1.5.1. Các kiểu vòng lặp khác nhau và các CFG tương ứng ..................................21

3.1.5.2. Vấn đề của vòng lặp ......................................................................................23

3.2.Kiểm thử dòng dữ liệu và phụ thuộc dữ liệu.........................................23

3.2.1. Các khái niệm cơ bản. Sự hoạt động của dữ liệu phụ thuộc dữ liệu ..................23

3.2.2. Những vấn đề cơ bản của DFT va DDG..............................................................25

3.2.3. Các thuộc tính và yếu tố của DDG ......................................................................26

3.2.4. Quy trình chung cho sự xây dựng đồ thị DDG ...................................................28

3.2.5. Xử lý các đường vòng ..........................................................................................29

Chương4. KIỂM THỬDỰATRÊNFSMCỦAỨNGDỤNGWEB............................29

4.1. Các đặc điểm của các ứng dụng web....................................................29

4.2.Kiểm tra đặc điểm của các vấn đề web .................................................31

4.3. FSMs trong kiểm thử web.....................................................................32

2

KẾTLUẬN....................................................................................................................................35

Chương 1. FINITE-STATE MACHINES

1.1.FSMs - Khái niệm cơ bản và ví dụ

FSMs là những mô hình bao gồm:

 Những yếu tố tĩnh: bao gồm trạng thái (state) và sự chuyển tiếp trạng thái

(state transition). Những sự chuyển tiếp trạng thái thường được gọi là các sự chuyển

tiếp. Số lượng của những trạng thái là hữu hạn. Sự chuyển tiếp trực tiếp từ trạng thái A

sang trạng thái B chỉ có thể theo 1 đường link duy nhất là A-B. Số lượng các cũng là

giới hạn.

 Những yếu tố động: bao gồm đầu vào input được cung cấp cho FSMs và đầu

ra output được lấy ra từ FSMs ở những sự thực hiện động. Nói chung, cả hai số lượng

đầu vào và đầu ra đều là hữu hạn. Trong trường hợp mà số lượng đầu vào và đầu ra có

thể chiếm một số lượng lớn hoặc một số lượng vô hạn các giá trị, thường thường

chúng ta cần phải nhóm chúng vào các phân vùng.

Các FSMs và các yếu tố của chúng được biểu diễn bằng đồ thị. Các yếu tố chính

trong đồ thị bao gồm:

 Mỗi trạng thái được mô tả như là một nút (node) trong đồ thị.

 Mỗi sự chuyển tiếp được diễn tả như một đường link được kết nối trực tiếp từ

trạng thái này sang trạng thái khác.

 Input và output được nối với sự chuyển tiếp và được diễn tả như sự chú thích

bởi các sự chuyển tiếp.

Thông thường một trạng thái thì tương ứng với vài trạng thái xử lý chương trình,

hoặc là một khoảng thời gian cụ thể , hoặc là tương ứng với 1 trường hợp cá biệt giữa

những hoạt động nào đó.Ví dụ, hãy xem xét trình tự thực hiện sau đây:

 Khi chương trình khởi động, chương trình ở trạng thái ban đầu.

 Sau khi thực hiện chức năng hướng người sử dụng (black-box view) hay thực

hiện 1 câu lệnh hay một thủ tục bên trong (white-box view), sự hoạt động của chương

trình được chuyển sang 1 trạng thái khác.

 Các bước trên được lặp lại một số lần, vài trạng thái cũng có thể được lặp lại.

 Trạng thái mà chương trình xử lý hoàn thành thì được gọi là trạng thái cuối cùng.

 Trong mỗi một sự chuyển tiếp, một vài thông tin đầu vào có thể cần thiết và

một vài thông tin đầu ra có thể được đưa ra.

3

Trong ví dụ trên, những trạng thái đại diện cho 1 vài sự trừu tượng hóa của các

tình trạng hoạt động hoặc là các trạng thái và hầu hết các hoạt động có liên quan đến

các liên kết link hoặc trạng thái chuyển tiếp. Một ví dụ cụ thể rất quen thuộc với hầu

hết mọi người trong xã hội hiện đại là việc sử dụng Web trên khắp thế giới. Sự lướt

mỗi trang Web có thể coi là 1 trạng thái. Khi chúng ta khởi động Web Browser, trang

khởi động mặc định hay trang khởi động do chúng ta tạo ra sẽ được tải về, điều đó

tương ứng với trạng thái đầu tiên. Mỗi lần chúng ta làm theo 1 liên kết trong 1 trang

hoặc lựa chọn 1 trang Web thông qua việc sử dụng lựa chọn Bookmark/favorite hay là

bằng cách trực tiếp gõ lên URL (địa chỉ duy nhất cho mỗi trang Web riêng biệt), chúng

ta đã khởi động đến 1 trang Web khác. Chúng ta có thể dừng lại bất kỳ lúc nào bằng

cách tắt thanh Web Browser hoặc đơn giản là không tải Web nữa. Trang Web cuối

cùng được xem được coi là trạng thái cuối cùng. Trong ví dụ ứng dụng của Web trên,

tất cả những quy trình như là: yêu cầu và tải Web cũng như các lỗi liên quan hoặc là

các thông báo khác đều được gắn liền với quá trình chuyển tiếp. Trạng thái FSM đại

diện cho mục đích chính của việc sử dụng Web và người sử dụng có thấy điều đó 1

cách dễ dàng.

Trong nhiều ứng dụng, một hỗn hợp của hai loại trên đây của FSMS có thể được

sử dụng miễn là không có sự nhầm lẫn. Một ví dụ cụ thể của FSMs cho trường hợp

này miêu tả những cho sự xử lý cuộc gọi trong hệ thống mạng thông tin liên lạc.

Những thông tin cụ thể bao gồm: Những trạng thái cụ thể liên quan đến các hoạt động

khác nhau hay tình trạng của hệ thống đã được xác nhận, ví dụ: “Khởi động”-“Khởi

đầu các trạm di động”,”Tình trạng nghỉ các trạm di động... được xác định bởi nhãn A,

B, C, D, E, tương ứng.

Vài sự chuyển tiếp không kết nối với bất kỳ input nào hoặc bất kỳ ouput nào.

Chúng chỉ cần làm theo sau khi hoàn thành nhiệm vụ liên kết với các trạng thái hiện

hành. Trong trường hợp đó, thường chỉ có 1 sự chuyển tiếp là có thể xảy ra, bởi vì nếu

không, thì phải có những điều kiện và thông tin đầu vào rõ ràng để chỉ rõ sự chuyển

tiếp nào được phép diễn ra.Ví dụ, sau khi trạng thái A, trạng thái tiếp theo sau luôn

luôn là B. Tương tự, sau trạng thái B thì trạng thái tiếp theo luôn luôn là trạng thái C

và trạng thái E thì trạng thái tiếp theo là trạng thái B. Nói chung, những quá trình

chuyển tiếp đó không được kết nối với bất kỳ 1 quá trình xử lý nào mà chỉ kết nối với

các mối quan hệ logic giữa các trạng thái.

Những quá trình chuyển tiếp khác được kết nối với những thông báo, điều kiện

rõ ràng như thông tin đầu vào và một sô thông tin đầu ra có thể. Ví dụ, trạng thái sau

4

trạng thái C( Trạng thái không làm việc của các trạm di động) có thể là D (Truy cập hệ

thống), được kết nối với sự trả lời thông báo kênh gọi nhận được. Cuộc gọi bắt đầu,

hoặc đăng ký thực hiện cuộc gọi. Trạng thái B( Khởi động các trạm di động) cũng có

thể theo sau trạng thái C trong điều kiện là trạm di động không có khả năng nhận kênh

gọi. Tương tự trạng thái E cũng có thể sau trạng thái D nếu cuộc gọi được hình thành,

hoặc trạng thái B sau trạng thái D trong trường hợp các nhiệm vụ truy cập hệ thống

được hoàn thành.

Đồ thị 1.1 Ví dụ về finite-state machine (FSM) cho tiến trình gọi

5

Đồ thị 1.2 Ví dụ về mô hình hóa FSMs

Trong đó,

S1 là trạng thái ban đầu

là sự chuyển tiếp T1 từ trạng thái S1 đến trạng thái S2 có

input là 1 và output là 1. Dấu “/” để phân biệt input và output.

1.2. Mô tả FSMs

Cách hiệu quả nhất để mô tả FSMs là sự dụng biện pháp đồ thị như ví dụ trên.

Các đồ thị như thế có thể chỉ rõ bằng 1 bộ các trạng thái cho phép, và các input/output

được kết nối. Ví dụ, 1 tập trạng thái tương ứng với hình 1.1 là {A, B, C, D, E}, sự

chuyển tiếp từ CB được mô tả là {C, B, “Không thể nhận cuộc gọi”, −}, đối với đầu

vào được chỉ rõ bằng 3 thành phần và output không xác định(−). Tập sự chuyển đổi và

input/output bao gồm chính những trạng thái đó và những thành phần giống nhau của

chúng.

Mặc dầu sự mô tả đồ thị thì rất trực giác và dễ giải thích, nhưng nó trở nên không

thực tế khi số lượng các trạng thái là lớn. Khi chúng ta có nhiều hơn 20 hoặc 30 trạng

thái, thì bản vẽ sẽ trở nên lộn xộn và rất khó theo dõi. Vì thế dạng mô tả dạng bảng

biểu (hay sự mô tả theo ma trận) được dùng 1 cách thường xuyên, điều đó cũng giúp

máy tính xử lý dễ dàng hơn. Ví dụ đồ thị 1.1 có thể được mô tả bằng bảng 1.1, có thể

được giải thích như sau:

Bảng 1.1: Ví dụ về finite-state machine (FSM) cho tiến trình gọi trong sự mô

tả kiểu bảng ma trận

A

B

C

D

E

A

sự

-/-

sự

tiếp chuyển tiếp

ứng tương ứng

chuyển tiếp

tương ứng

chuyển tiếp chuyển

tương

ứng tương

6

không

không được không được không được

được thực

hiện

thực hiện

B

C

D

E

sự

-/-

sự

chuyển

tương

sự

chuyển tiếp chuyển

tương ứng tương

tiếp

ứng

tiếp chuyển tiếp

ứng tương

ứng

không

được

không được không được

được thực thực hiện

hiện

thực hiện

sự

không

sự

thông

sự

chuyển tiếp thể nhận kênh chuyển tiếp báo kênh gọi chuyển tiếp

tương ứng gọi/-

không

tương

ứng /-

tương

ứng

không được

thực hiện

không được

thực hiện

được thực

hiện

sự

hoàn

sự

thực

tiếp hiện cuộc gọi

ứng /-

chuyển tiếp chuyển

tương ứng tương

tiếp thành

ứng nhiệm

được khác /-

các chuyển

vụ tương

không

không được

được thực thực hiện

hiện

thực hiện

sự

-/-

sự

chuyển tiếp

tương ứng

na

sự

chuyển tiếp

tương ứng

không

chuyển tiếp

tương

ứng

không được

thực hiện

không được

thực hiện

được thực

hiện

 Trạng thái được liệt kê theo cả hàng và cột.

 Hàng mô tả những trạng thái ban đầu và những cột mô tả trạng thái kết thúc

cho sự chuyển tiếp xác định.

7

 Nếu sự chuyển tiếp từ trạng thái X( hàng X) sang trạng thái Y( cột Y) được

cho phép, thì phần tử tương ứng( ở vị trí dòng X, cột Y) được đánh đấu bằng chính

input/output của nó. Với những input/output không xác định thì được đánh dấu bởi(-).

Như chúng ta thấy, sự mô tả kiểu ma trận là rất hệ thống, thường thường là kiểu

ma trận vuông (N x N ô) và không khó để mô tả. Vì thế nó được dùng 1 cách rộng rãi

để mô tả FSMs. Sự cân đối giúp sự tính toán và phân tích dựa trên bảng FSMs dễ trình

bày.

Tuy vậy, khi có rất nhiều các ô trống, chúng ta lãng phí rất nhiều không gian bộ

nhớ để chứa đựng N x N ô. Vì thế chúng ta sử dụng cách mô tả thứ 3, đó là mô tả liệt

kê. Về cơ bản, 1 tập trạng thái được mô tả bằng 1 danh sách và sự chuyển tiếp được

cho phép thì được mô tả cũng bằng 1 danh sách, bao gồm các yếu tố, ví dụ như cấu

trúc {C, B, “không thể nhận kênh gọi”,- } nghĩa là sự chuyển tiếp từ trạng thái CB

biểu thị sự không thể nhận kênh gọi, được ký hiệu là -. Sự mô tả kiểu liệt kê danh sách

thì chặt chẽ hơn nhưng cũng kém thông dụng hơn. Sự so sánh giữa sự mô tả kiểu ma

trận và liệt kê danh sách cũng tương tự như sự so sánh giữa danh sách và cấu trúc dữ

liệu dãy 2 chiều trong máy tính và xử lý thông tin.

Cả 3 cách mô tả của FSMs : đồ thị, ma trận, danh sách đều được dùng rộng rãi

trong tài liệu kiểm thử. Vì thế chúng ta nên làm quen với cả 3 loại, có thể qua sự diễn

dải của các bài tập mở rộng.

Chương 2. KIỂM THỬ THEO MÔ HÌNH FSMs

2.1. Những rắc rối cơ bản đối với hệ thống được mô hình hóa bởi FSMs

Như đã đề cập ở trên, FSMs có thể được dùng để mô hình cả 2 trường hợp: Mô

hình hành vi hệ thống bên ngoài (black-box view) và thực hiện chi tiết các cài đặt cụ

thể (while-box view). Trong mỗi cách sử dụng chúng ta có thể xem xét 4 thành phần

cơ bản: trạng thái, sự chuyển tiếp, input và output để kiểm tra những vấn đề có thể nảy

sinh của hệ thống được mô hình hóa bởi FSMs như dưới đây:

 Vấn đề về trạng thái: thiếu, thừa hoặc lỗi của trạng thái.

8

Hình 2.1 Ví dụ về thừa trạng thái

o Lỗi trạng thái là những trạng thái có hành vi khó xác định.

o Sự thiếu trạng thái: tương ứng với những trường hợp có trạng thái hiện tại

nhưng trạng thái tiếp theo bị thiếu. Trường hợp đặc biệt của thiếu trạng thái là: hệ

thống có trạng thái ban đầu là không xác định.

o Thừa trạng thái: có thể được hình dung là những trạng thái không được đưa ra

hoặc là trạng thái chết, đó là những trạng thái không có sự kết nối với bất kỳ 1 trạng

thái ban đầu nào thông qua 1 số sự chuyển tiếp. Nhiều sự chuyển tiếp cho cùng 1 input

cũng có thể được kết nối với 1 vài trạng thái thêm. Trong trường hợp đó thì trạng thái

hiện tại cũng là 1 trạng thái lỗi bởi vì hành vi của nó là khó xác định.

 Những vấn đề về sự chuyển tiếp: thiếu, thừa và lỗi chuyển tiếp.

Hình 2.2 Ví dụ về lỗi sự chuyển tiếp

o Thiếu sự chuyển tiếp: là 1 trường hợp tương ứng với 1 trạng thái hiện tại và

đầu vào input hợp lệ nhưng trạng thái tiếp theo là thiếu hoặc không xác định.

o Thêm sự chuyển tiếp: được liên kết với nhiều sự chuyển tiếp cho cùng 1 trạng

thái hiện tại và input.

o Lỗi chuyển tiếp: là sự chuyển tiếp không mong đợi, hoặc là sự chuyển tiếp có

output không mong đợi.

9

 Những vấn đề về input: Trong sự kiểm thử dựa trên FSMs, đặc biệt coi những

vấn đề input như 1 phần của vấn đề trạng thái và vấn đề sự chuyển tiếp, giả định rằng

tất cả cần phải được xử lý chính xác thông qua một số sự chuyển tiếp trạng thái của

FSM này. Là một phần mở rộng nói chung, thậm chí input không hợp lệ được mong

đợi là xử lý chính xác không gây treo hệ thống hoặc các vấn đề khác, chẳng hạn như

những vấn đề sau đây:

o Bỏ qua các đầu vào không hợp lệ: như là đứng yên ở cùng 1 trạng thái cho

những trường hợp input không hợp lệ.

o Xử lý trực tiếp các đầu vào không hợp lệ: chẳng hạn như đưa ra thông báo lỗi,

đi qua một số xử lý ngoại lệ và sự chuyển tiếp liên quan.

 Những vấn đề về output:

Hình 2.3 Ví dụ về lỗi output

Chúng ta không giải quyết trực tiếp những vấn đề về output, đúng hơn là

1 phần của vấn đề phán xét kiểm thử trong những sự chuyển tiếp. Ví dụ, sự

chuyển tiếp đưa ra những thông tin không mong đợi như thừa, thiếu, lỗi output

thì sẽ xác định sự chuyển tiếp là sự chuyển tiếp lỗi.

Vì thế trong kiểm thử dựa trên FSMs, tập trung vào những vấn đề trạng thái, vấn

đề về sự chuyển tiếp. Input được sử dụng chính cho sự cập nhật cập nhật và output

được sử dụng chính cho sự kiểm tra kết quả.

2.2. Xây dựng mô hình và kiểm tra cho thiếu, thừa trạng thái và sự chuyển tiếp.

Chúng ta có thể xây dựng FSMs và xác nhận chúng trong các bước sau:

 Bước 1: Thu thập số liệu và xác nhận nguồn thông tin: dựa trên sự xử lý

chức năng bên ngoài được mô phỏng (black-box view) hoặc là trạng thái hoạt động

chương trình bên trong được mô phỏng (while-box view) trong FSMs, có thể xác

định các nguồn thông tin khác nhau. Trong trường hợp trước đây, các nguồn thông

tin bao gồm những thông số kỹ thuật sản phẩm bên ngoài hoặc cách sử dụng mong

đợi. Chúng đại diện cho chức năng và quan hệ logic giữa các tập con khác nhau của

10

hoạt động và các giao diện. Trong trường hợp thứ 2, thông tin bên trong sản phẩm

,như là cấu trúc và sự kết nối của những thành phần cài đặt trong tài liệu thiết kế

sản phẩm và trong mã hóa chương trình có thể được sử dụng cho quá trình xây

dựng mô hình. Đối với nhiều sản phẩm hiện có, trường hợp kiểm thử và kiểm tra

danh sách đã có, có thể được sử dụng như là 1 nguồn thông tin rất quan trọng.

Những hoạt động con cần được rút ra từ những nguồn thông tin sẵn có và được kết

nối với nhau để tạo thành FSMs.

 Bước 2: Xây dựng FSMs ban đầu dựa trên những nguồn thông tin được xác

định trong Bước 1 ở trên: Chúng ta tiếp tục xem xét 4 yếu tố cơ bản: trạng thái, sự

chuyển đổi, input và output để xây dựng hệ thống ban đầu của FSMs. Chúng ta có thể

cùng 1 lúc xem xét các yếu tố theo những bước sau đây:

o Bước 2.1: Liệt kê và xác nhận trạng thái :

Chúng ta cần giữ số lượng các trạng thái ở các mức có thể quản lý được từ 1 ít

đến vài chục nhưng không phải hàng nghìn. Trong trường hợp hệ thống thật sự cần

được mô tả bởi 1 số lượng trạng thái rất lớn, chúng ta có thể sử dụng lồng nhau hoặc

hệ thống FSMs có trật tự, như sẽ mô tả chi tiết hơn trong tinh lọc mô hình dưới đây.

o Bước 2.2: Xác nhận sự chuyển tiếp với sự giúp đỡ của giá trị đầu vào:

Với mỗi 1 trạng thái, chúng ta có thể xem xét tất cả những sự chuyển tiếp có thể

có trong sự kết nối với tất cả các giá trị input có thể. Như đã đề cập ở phần 1.1, khi mà

số lượng các giá trị input có thể rất lớn hoặc là vô hạn, chúng ta có thể sử dụng sự

phân vùng input để giúp đỡ cho quá trình xác định sự chuyển tiếp cụ thể. Các phân

vùng này mô tả những lớp tương đương với những đặc điểm của sự chuyển tiếp sẽ

được thực thi. Một lợi ích khác của quá trình này là xác nhận những trạng thái thiếu từ

Bước 2.1, nơi mà 1 số sự chuyển tiếp dẫn đến những trạng thái khác nhau đã được xác

nhận ở trên.

o Bước 2.3: Xác nhận mối quan hệ của input và output: liên quan đến mỗi 1 sự

chuyển tiếp riêng biệt. Output này sẽ được sử dụng như 1 phần của phán xét kiểm thử

để kiểm tra kết quả của sự thử nghiệm.

 Bước 3: Sự làm có giá trị và tinh lọc mô hình

Bước này bao gồm 2 hoạt động kết nối. Trong quá trình làm FSMs ban đầu có

giá trị, trạng thái hay là sự chuyển tiếp mới có thể được xác định, kết quả là sự tinh chế

FSMs. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, quy trình này không thể được tiến hành để

thừa, tức là không để có quá nhiều trạng thái hay sự chuyển tiếp trong FSMs. Hậu quả

là khi mà số lượng lớn trạng thái và sự chuyển tiếp cần được mô tả trong mô hình,

chúng ta thường sử dụng lồng FSMs hoặc FSMs phân cấp. Với 1 số trạng thái xác định

11

ở FSMs cấp cao hơn có thể triển khai ở FSMs cấp thấp hơn. Chúng ta cũng có thể

kiểm tra nguồn thông tin để xác định những trạng thái thừa, thiếu như 1 phần của hoạt

động làm mô hình có giá trị.

Ý tưởng cơ bản để xác định trạng thái và sự chuyển tiếp thiếu thì tương tự như sự

kiểm thử dựa trên kiểm tra danh sách và sự phân vùng. Ví dụ, sự kiểm tra danh sách

dựa trên những chi tiết kỹ thuật chức năng của sản phẩm có thể được dùng để kiểm tra

trực tiếp những trạng thái thiếu, hoặc những sự chuyển tiếp thiếu. Tuy nhiên, những

chi tiết kỹ thuật chức năng đó thường tuơng ứng với những trạng thái và sự chuyển

tiếp ở mức cao, những trạng thái đó cần được tinh chế đến cùng 1 mức của những

trạng thái và sự chuyển tiếp đạt được bởi FSMs. Với những mức thấp hơn của FSMs,

thông tin chi tiết sản phẩm hoặc mã hóa chương trình thường được dùng để giúp xác

nhận những trạng thái và chuyển tiếp thiếu.

Kiểm tra những trạng thái và sự chuyển tiếp thừa có thể làm theo cùng 1 thủ tục

được làm cho có giá trị chéo với các nguồn thông tin. Tuy nhiên, sự kiểm tra đó

thường khó hơn rất nhiều so với sự xác nhận những trạng thái thiếu, tương tự như

trường hợp yêu cầu khả năng truy vết cần thiết của sản phẩm. Nếu mọi trạng thái và

mọi sự chuyển tiếp có thể được truy vết lại những nguồn thông tin tương ứng với sự

tạo ra chúng, thì sự kiểm tra đó có thế được hoàn thành 1 cách dễ dàng. Tuy nhiên, 1

trạng thái không nên mong đợi hoàn thành tài liệu kết hợp với tất cả các trạng thái và

sự chuyển đổi trong FSMs. Điều đó làm cho quá trình xác nhận những trạng thái và sự

chuyển đổi thừa rất khó khăn nếu chúng ta không biết cái gì dẫn đến sự tạo thành

chúng ở trạng thái ban đầu, vị trí ban đầu. Để thay thế cho thủ tục của sự kiểm tra

những trạng thái và sự chuyển tiếp thừa này, chúng ta có thể thực hiện các phân tích đã

được xác định, những chi tiết riêng biệt không thể xác định hoặc 1 số những trạng thái

không thể xác định. Thường thì những trạng thái không thể xác định này mô tả những

trạng thái thừa hoặc 1 vài rắc rối khác. Những thuật toán phân tích có thể thực hiện

được từ những tác giả (Deo 1974, Knuth 1973) và những công cụ có liên quan có thể

được sử dụng để thực hiện những phân tích đó.

Ngoài những phương pháp kiểm tra những trạng thái và sự chuyển tiếp thiếu,

thừa, thì đôi khi nó cũng có thể được kiểm tra cùng với những trạng thái, sự chuyển

tiếp không chính xác. Để thực sự kiểm tra những trạng thái và sự chuyển tiếp, chúng ta

cần bắt đầu từ trạng thái ban đầu và bắt đầu từ trạng thái trung gian hiện tại được lưu

giữ trong 1 vài cách thức, và sau đó là theo 1 loạt các sự chuyển tiếp để kiểm tra

những trạng thái đúng mà chúng ta đã cố gắng đạt được và để kiểm tra những chuyển

tiếp đúng mà chúng ta cố gắng làm theo.

12

2.3. Sự kiểm thử cho những trạng thái và sự chuyển tiếp

Các thử nghiệm nói chung dựa trên FSMs và sự kiểm tra riêng của những trạng

thái và sự chuyển tiếp đúng có thể được xử lý như 2 vấn đề riêng biệt:

 Trạng thái hay là nút đưa ra thông tin

Chúng ta cần đảm bảo rằng mỗi 1 trạng thái đều có thể đạt tới và truy cập của 1

số trường hợp thử nghiệm. Đó là những trạng thái và vấn đề xuyên suốt trong học

thuyết đồ thị (Deo 1974, Knuth 1974), kết quả là rất nhiều thuật toán có thể đi qua các

nút đồ thị được dùng để giúp chúng ta phát triển các trường hợp thử nghiệm.

 Sự chuyển tiếp và kết nối thông tin đưa ra

Chúng ta cần đảm bảo rằng mỗi 1 sự kết nối hoặc sự chuyển tiếp thì đều được

làm rõ, bao phủ bởi 1 số trường hợp thử nghiệm. Mặc dầu vấn đề này cũng có thể

được xử lý như là 1 kết nối có thể vượt qua trong thuyết đồ thị, sự thử nghiệm thông

tin đưa ra trạng thái trên đã giúp chúng ta đạt được những trạng thái có khả năng.

Trong nỗ lực đạt tới trạng thái cụ thể, mỗi trường hợp cụ thể về bản

chất là 1 loạt các giá trị input giúp chúng ta có thể tạo ra các sự chuyển tiếp

từ trạng thái ban đầu đến trạng thái muốn đạt tới bằng 1 loạt các bước nhảy

qua các trạng thái trung gian. Có thể là mỗi 1 trường hợp thử nghiệm có khả

năng giúp chúng ta thấy được tất cả các trạng thái. Do đó mà nhận được

thông tin đưa ra trạng thái hoàn thành.

Tuy vậy, chúng ta cần nhiều hơn các trường hợp kiểm thử ở mọi

tình huống bởi vì đó có thể là những trạng thái ban đầu, trạng thái kết thúc

hay 1 chuỗi các sự chuyển tiếp phức tạp. Kết nối từ trạng thái ban đầu đến 1

trạng thái cụ thể. Trong hầu hết các hệ thống được mô hình hóa bở FSMs,

những trạng thái ban đầu là những trạng thái không có sự kết nối đầu vào và

những trạng thái kết thúc là những trạng thái không có sự kết nối đầu ra.

Trong tình huống như vậy, bất kể là trạng thái ban đầu hay trạng thái kết

thúc, chúng ta cần càng nhiều các trường hợp kiểm thử càng tốt.

Từ trạng thái ban đầu, trạng thái tiếp theo thì được quyết định bởi

input. Vì thế, sự chuyển tiếp trạng thái bước 1 có thể xem như là 1 sự phân

loại đầu tiên các input vào các lớp tương đương và sau đó theo 1 trạng thái

cụ thể từ sự phân loại đó.

Chương3.DÒNGĐIỀUKHIỂN, PHỤTHUỘCDỮLIỆU, SỰKIỂMTHỬTƯƠNG

TÁC

Từ quan điểm về cấu trúc hay sự cài đặt, một hệ thống phần mềm được tạo thành

từ các thành phần tương tác, các mô-đun, hoặc các hệ thống con. Nó được tạo ra để

hướng tới đối tượng là khách hàng, hệ thống tổng thể bao gồm các chức năng liên kết

13

hoặc các hoạt động. Máy trạng thái hữu hạn (FSMs) và các mô hình sử dụng có liên

quan mà tôi đã giới thiệu ở chương trước có thể được sử dụng để mô hình hóa và thử

nghiệm các chức năng hệ thống có liên hệ với nhau, sự cài đặt, và cách sử dụng có liên

quan. Tôi tập trung vào các trạng thái, sự chuyển tiếp, và cách sử dụng có liên quan

chứ không chú ý nhiều đến sự ảnh hưởng qua lại ngoại trừ những sự kết nối đơn giản.

Trong phần này, tôi giới thiệu các kỹ thuật thử nghiệm để giải quyết sự ảnh hưởng qua

lại liên hợp vượt ra ngoài những sự kết nối bước 1 trong FSMS. Hai loại chính của sự

ảnh hưởng qua lại này là:

 Sự tương tác dọc theo một đường dẫn thi hành, nơi mà các hoạt động sau bị

ảnh hưởng bởi toàn bộ các hoạt động trước đó.

 Những tương tác cụ thể giữa các mục dữ liệu trong quy trình thực hiện.

Sự kiểm thử của sự tương tác ở trên thường được gọi lần lượt là: sự kiểm thử

dòng điều khiển (CFT) và sự kiểm thử dòng dữ liêu (DFT). Những kỹ thuật này là

những kỹ thuật white-box truyền thống áp dụng cho việc kiểm thử dòng chức năng các

mức của hệ thống, sự phụ thuộc dữ liệu và sự tương tác có liên quan.

3.1. Sự kiểm thử dòng điều khiển cơ bản

Sự kiểm thử dòng điều khiển(CFT) là sự mở rộng một cách tự nhiên và trực tiếp

của sự kiểm thử FSM với một loại chuyên dụng của FSMs gọi là đồ thị dòng điều

khiển (CFGs) và tập trung vào hoàn thành đường dẫn thực thi thay vì trạng thái hoặc

các liên kết .

3.1.1Khái niệm chung

FSMs phân biệt các dạng: xử lý thông tin có liên quan đến các sự chuyển tiếp và

dạng xử lý thông tin liên quan tới các trạng thái. Đồ thị dòng điều khiển (CFGs) có thể

được coi là trường hợp đặc biệt của loại thứ hai, với các yếu tố và các đặc điểm quy

định như sau:

 Các điểm nút (Nodes): Mỗi nút trong CFG tương ứng với một đơn vị xử lý

thông tin (white-box view) hoặc khối lượng công việc được xử lý bởi các phần mềm

(black-box view). Các nút trong CFGs tương ứng với các trạng thái trong FSMs.

 Các liên kết (Links): Mỗi link trong một CFG chỉ đơn giản là đại diện cho mối

quan hệ "được theo sau bởi": Nếu chúng ta có một link trực tiếp từ nút A tới nút B, nó

được xem như là A được theo sau bởi B, hoặc B sau A. Các link trong CFGs tương

ứng với các sự chuyển tiếp trong FSMs, nhưng ở CFGs thì sự xử lý hay khối lượng

công việc được xử lý không được kết nối với các link. Các link trùng lặp thì không cần

14

thiết ở CFGs bởi vì không cần thiết để xác định rõ mối quan hệ đơn giản “được theo

sau bởi” thêm một lần nữa.

 Các nút vào (initial/entry) và các nút ra (final/exit): Các nút vào là các nút mà

tại đó bắt đầu sự thực thi của chương trình được gọi. Các nút ra là các nút mà tại đó kết

thúc sự thực thi chương trình được gọi. Trong CFT, chủ yếu là xử lý với các chương

trình thích hợp hoặc các chức năng mà chỉ có duy nhất một nút vào và một nút ra.

 Các liên kết ngoài (Outlinks): Một liên kết mà bắt nguồn từ một nút thì được

gọi là một outlink đối với nút đó. Khi có nhiều outlink từ một nút, thì mỗi một outlink

được dán nhãn bằng điều kiện cụ thể của nó. Sự thực thi thực tế sẽ chỉ làm theo một

trong các outlink đó.

 Các liên kết trong (Inlinks): Một liên kết mà kết thúc tại một nút thì được gọi

là một inlink đối với nút đó. Khi có nhiều inlink tới một nút, thì sự thực thi thực tế sẽ

chỉ làm theo một trong các inlink bởi vì điều kiện của outlink phía trên đảm bảo rằng

sự thực thi của chương trình sẽ chỉ làm theo một liên kết tại một thời điểm.

 Các nút quyết định (decision node), nút mối nối (junction node), nút xử lý

(processing node): Một nút mà liên kết với nhiều outlink thì được gọi là một nút quyết định

bởi vì tại nút đó hình thành quyết định lựa chọn một outlink để làm theo trong sự thực thi

thực tế. Nó cũng được gọi là một nút nhánh. Tương tự, một nút mà liên kết với nhiều inlink

thì được gọi là một nút mối nối. Một nút mà không phải là một nút quyết định và cũng

không phải là một nút mối nối thì nó được gọi là một nút xử lý vì nó thường tương ứng với

một số quá trình xử lý bên trong hay bên ngoài. Có hai trường hợp đặc biệt tại các nút vào:

một là không có inlink và nút ra, hai là không có outlink. Tuy nhiên, chúng vẫn được xếp là

các nút xử lý, bởi vì chúng được kết nối với một vài quá trình xử lý ban đầu hay kết thúc.

Để rõ ràng hơn, chúng ta chia các nút thành 3 loại với sự xử lý thông tin được kết nối với

các nút xử lý và với 1 nút mối nối tương ứng với mỗi nút nhánh.

 Đường dẫn Path: Một đường dẫn hoàn chỉnh, hoặc đơn giản là một đường dẫn

bắt đầu từ một nút vào, theo sau là một loạt các link và duyệt qua một loạt các nút

trung gian, cuối cùng kết thúc tại điểm ra. Vì không cho phép có link trùng lặp, chúng

ta chỉ có thể xác định đường dẫn bởi một chuỗi các nút được duyệt qua.

 Phân đoạn Segment: Một path segment hay một segment là một phần của một

path hoàn chỉnh, nơi nút đầu tiên có thể không phải là nút vào và nút cuối cùng có thể

không phải là nút ra.

15

 Vòng lặp (Loop): Một path hay một segment chứa một loop nếu một số nút

trong path hay segment được duyệt lại.

Hình 2.1 là một ví dụ về CFG với các nút xử lý P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7; các

nút quyết định C1, C2, C3 ; và các nút mối nối J1, J2, J3. CFG cũng chia thành ba

phần khác nhau GI, G2,G3, với mỗi phần được hiển thị bên trong một hình chữ nhật.

Ở sự biến đổi khác của CFG thường được sử dụng trong lý thuyết và thực hành, chúng

ta có thể chập J1 và C2 thành một nút; J2, J3, P7 thành một nút.

Hình 2.1 Đồ thị dòng điều khiển CFT

Ý tưởng chủ đạo của kiểm thử dòng điều khiển (CFT) là lựa chọn đường dẫn và

cập nhật chúng bằng cách gán những giá trị input tương ứng.

3.1.2. Xây dựng mô hình

Chú ý rằng Hình 2.1 tương tự như các biểu đồ dòng thường được sử dụng trong

phát triển phần mềm. Trong thực tế, biểu đồ dòng như thế là một trong những nguồn

16

thông tin quan trọng cho chúng ta xây dựng CFGs và để thực hiện CFT. Một điểm

khác biệt nhỏ giữa CFGs và biểu đồ dòng là: các loại khác nhau của các nút được biểu

diễn bằng các ký hiệu khác nhau trong các biểu đồ dòng, nhưng chúng ta thường

không sử dụng các ký hiệu khác nhau trong CFGs. Trong trường hợp không có các

biểu đồ dòng, phần code hoặc phần thiết kế có thể là các nguồn thông tin cho sự xây

dựng CFG. Các CFGs xây dựng theo cách này là mô hình kiểm thử white-box bởi vì

thông tin cài đặt sản phẩm được sử dụng như sau:

 Các nút xử lý thường tương ứng với các nhiệm vụ, lời gọi hàm, hoặc các lời

gọi thủ tục.

 Các nút quyết định hoặc các nút nhánh thường tương ứng câu lệnh nhánh như

nhánh nhị phân "if-then-else" hoặc "if-then" (rỗng "else"), hoặc các nhánh khác như là

"switch-case". Mỗi nhánh đi ra sẽ được đánh dấu bởi điều kiện cụ thể của nó. Ví dụ,

đối với nhánh nhị phân, nó thường được đánh dấu bằng giá trị chân lý (T / F, hoặc

True/False) của các điều kiện liên quan. Đối với phân nhánh đa chiều, điều kiện cụ thể

hơn sẽ được đánh dấu.

 Câu lệnh Loop tương ứng với một loại đặc biệt của các nút nhánh.

 Các nút vào và các nút ra thường dễ xác định, tương ứng với câu lệnh đầu tiên

và câu lệnh cuối cùng hoặc đơn vị xử lý trong phần code hoặc các đồ thị dòng tương

ứng.

Một trong những vấn đề với thủ tục xây dựng CFG trên là rất nhiều các nút sẽ

được sử dụng trong các CFG. Tuy nhiên, vì CFG được sử dụng để kiểm thử đường

dẫn, chúng ta có thể nhóm một số các nút với nhau, chẳng hạn như một số nút xử lý

tuần tự, hình thành những super-node nếu như nhóm sẽ không ảnh hưởng đến những

đường dẫn thi hành.

Chú ý rằng việc sử dụng “goto” không được bao gồm trong thủ tục xây dựng

CFG ở trên. Việc sử dụng tự do “goto” sẽ tạo ra những chương trình rất xấu tương ứng

với trường hợp CFGs rất khó được kiểm thử. Đó là một trong những nguyên nhân

chính khiến “goto” bị coi là có hại. May mắn là với những chương trình cấu trúc và

những chương trình kế thừa nó, chương trình hướng đối tượng, được sử dụng rộng rãi

trong phát triển hướng đối tượng hiện nay, chúng ta không gặp phải quá nhiều “goto”.

Các cấu trúc được sử dụng rộng rãi là các chuỗi mắt xích liên tục, như là giữa các phần

G1 và G2 trong Hinh 2.1; chuỗi lồng nhau như là G3 lồng trong G2 trong Hình 2.1.

Tất nhiên nhiều chuỗi mắt xích hay nhiều cấp lồng nhau có thể được sử dụng trong các

chương trình và phản ánh trong CFGs của nó.

17

Ở

trong

CFGs:

L1: input(a,

b, c);

L2: d  b*b

– 4*a*c;

L3: if (d>0)

then

L4: r  2

L5: else-if

(d=0) then

L6: r  1

L7:

else-if

(d<0) then

L8: r  0

L9:

output(r);

Hình 2.2 Ví dụ về chương trình và đồ thị dòng điều khiển của nó.

Hình 2.2 đưa ra một chương trình giải mã để xác định số lượng các nghiệm của

phương trình ax²+ bx + c =0. Mỗi dòng được đánh số riêng. Chúng ra sử dụng 3

nhánh được thực hiện bởi “if -else-if -else-if”. Chúng ta chập các đường L3, L5, L7 lại

với nhau bởi vì chúng xác định một cách cơ bản 1 nhánh 3 đường, với nút nhánh được

đánh dấu bằng điều kiện d=?. Đường L1 và L2 cũng được chập lại với nhau vì câu

lệnh liên tục đó không ảnh hưởng đến dòng điều khiển. Ngoài ra, nút mối nối J1 được

khai báo để đánh dấu sự kết nối.

CFGs cũng có thể nhận được từ các chi tiết kỹ thuật chức năng bên ngoài hoặc từ

sự mô tả kịch bản sử dụng của khách hàng, do đó CFGs cũng có thể được coi như là

18

kiểm thử black-box. Chúng ta có thể trực tiếp điều chỉnh và sửa đổi biểu đồ dòng cho

các chi tiết kỹ thuật sản phẩm hoặc các bản mô tả kịch bản sử dụng vào trong CFGs.

Nếu biểu đồ dòng không có sẵn, chúng ta cần trích xuất thông tin từ các chi tiết kỹ

thuật hay các bản mô tả đó bằng cách kiểm tra cấu trúc và các mối quan hệ của chúng

như sau:

 Các nút xử lý thường tương ứng với một số hành động được mô tả, thường

liên quan tới các cụm từ như "làm / nhập / tính toán" cái gì đó.

 Các nút nhánh thường liên quan tới các quyết định hay các điều kiện.

 Các nút vào và các nút ra thường tương ứng với các mục đầu tiên và các mục

cuối cùng trong các chi tiết kỹ thuật hoặc các bản mô tả, mặc dù chúng cũng thường

được chỉ rõ.

Ví dụ, CFG trong hình 2.2 có thể hình dung được sự mô tả sản phẩm:

 Để giải quyết phương trình bậc 2 : ax²+ bx + c =0, người sử dụng cần nhập

các tham số.

 Nếu b²- 4ac < 0, không có nghiệm số thực và người sử dụng sẽ được thông báo

 Nếu b²- 4ac = 0, nghiệm sẽ là: r = -b/(2a) sẽ được tính ra kết quả.

 Nếu b²- 4ac > 0, nghiệm sẽ là: r =

sẽ được tính ra kết quả.

Chú ý rằng mặc dù các nghiệm được tính toán ở đây chỉ thay thế cho số nghiệm

ở trong chương trình hình 2.2, các CFG kết quả sẽ giống nhau trong cấu trúc. Sự khác

biệt duy nhất có thể là sự xử lý độc lập liên quan với các nút xử lý.

3.1.3. Sự lựa chọn đường dẫn

Chúng ta tiếp tục giới thiệu kỹ năng để lựa chọn 1 cách hệ thống các đường dẫn

cho cấu trúc CFGs. Kỹ năng bao gồm 2 bước cơ bản:

1. Phân tích CFG.

2. Định nghĩa đường dẫn từ dưới lên.

Trong khi làm điều này, người ta tận dụng một số đặc tính quan trọng về cấu trúc

CFGs từ lý thuyết đồ thị và lý thuyết ngôn ngữ lập trình. Cấu trúc CFG là một cấu trúc

mà chỉ có chuỗi mắt xích liên tục và chuỗi lồng nhau, chỉ có 1 nút vào và chỉ có1 nút

ra. Cấu trúc CFGs có thể được phân tích thành các đồ thị con sub-CFGs, và các sub-

CFGs có thể được kết nối thông qua chuỗi mắt xích liên tục hoặc chuỗi lồng nhau.

19

Nếu một sub-CFGs không thể phân tích tiếp thì nó được coi là prime CFG, tức là CFG

hoàn hảo. Các CFG cấp bậc được sinh ra từ sự xử lý đó được gọi là sự phân tích CFG

nguyên thủy. Ví dụ, CFG trong hình 2.2 có thể phân tích thành G = G1o G2 (-, G3),

với G3 lồng trong G2, và G1 móc nối với G2. G2 (-, G3) chỉ ra rằng G3 lồng trong

nhánh phải của G2 mà trong đồ thị thì là nhánh F, với việc sử dụng “-” chỉ ra rằng

không có sub-CFGs nào lồng vào nhánh trái T của G2. Còn G2 (G3) chỉ ra rằng G3

được lồng vào trong G2 nhưng không biết lồng vào nhánh trái hay phải của G2.

Đường biên cho G1, G2, G3 trong hình 2.1 được chỉ rõ bằng hình chữ nhật nét đứt.

Với sự phân tích CFG ở trên, tôi có thể thực hiện định nghĩa đường dẫn từ dưới

lên. Khi 2 CFGs, GI với đường dẫn M và G2 với đường dẫn N, kết hợp thành một

CFG cấp cao hơn, chúng ta có thể xác định đường dẫn như sau:

 Với chuỗi mắt xích tuần tự, G = G1o G2, thì G sẽ có M x N đường dẫn. Nghĩa

là mỗi đường dẫn trong M đường luôn có thể nối với 1 đường dẫn trong N đường dẫn.

Và tất cả các đường dẫn đó tạo thành đường dẫn trong G. Ví dụ chuỗi mắt xích của 2

FGs hoàn hảo dạng nhị phân (mỗi cái có 2 đường dẫn tương ứng với giá trị logic T

hoặc F cho các điều kiện của nó) có thể cung cấp 4 đường dẫn: TT, TF, FT, FF.

 Với chuỗi lồng nhau, G = G1 (G2), thì G sẽ có M + N - 1 đường dẫn. Nghĩa là,

một đường dẫn trong đường dẫn ở G1 sẽ được thay thế bởi N đường dẫn ở G2. Ví dụ,

chuỗi lồng nhau trong CFGs hoàn hảo dạng nhị phân ở hình 2.2 là G2 (-, G3) có 3

đường dẫn là: T, FT, FF, đúng theo công thức 2+2-1=3 đường dẫn.

Sự xử lý đó có thể được tiến hành cho mỗi mức độ, bằng cách bắt đầu với các

CFGs hoàn hảo và tiếp tục với sự kết hợp ở cấp cao hơn, cho đến khi chúng ta xác

định đường dẫn đầy đủ cho toàn bộ CFG. Trong ví dụ trên của hình 2.1, chúng ta có

thể làm theo các thủ tục ở trên để chọn đường dẫn. CFG Các đã được phân tích, với G

= G1o G2 (-, G3), Chúng ta sau đó có thể tập trung vào bước thứ hai như sau:

 Đầu tiên chúng ta xác định 2 đường dẫn trong G3, tương ứng với C3=T và

C3=F.

 Tiếp theo, đường dẫn lồng G3 trong G2 tạo ra 3 đường dẫn, tương ứng với

C2=T; C2=F, C3=T; C2=F, C3=F. Chúng ta có thể biểu thị đường dẫn như T-, FT, FF.

 Cuối cùng chúng ta kết hợp G2 (G3) với G1 để tạo ra 6 đường dẫn: TT-, TFT,

TFF, FT-, FFT, FFF.

20

3.1.4.Cập nhật đường dẫn

Chìa khóa để để làm cập nhật đường dẫn là các nút quyết định hay các nút nhánh

hay các điều kiện kết nối giữa các nút. Nếu tất cả các điều kiện đó độc lập với nhau,

mọi đường dẫn được xác định ở trên có thể được cập nhật bằng cách lựa chọn các giá

trị thay đổi để thỏa mãn các điều kiện cụ thể cho mỗi đường dẫn. Ví dụ, nếu những

biến logic được sử dụng cho CFG trong hình 2.1, thì 6 đường dẫn TT-, TFT, TFF, FT-,

FFT, FFF được cập nhật một cách trực tiếp. Tương tự, nếu C1 ≡ (x>0), C2 ≡ (y<1000),

C3 ≡ (z=10), sau đó chúng ta có thể chọn các giá trị cho x, y, z để cập nhật các điều

kiện tương ứng. Ví dụ, cho đường dẫn TFT, chúng ta có thể cập nhật bằng cách cho

x=1, y=1001,z=10.

Nếu các điều kiện liên quan đến nhau chúng ta cần phải phân tích sâu hơn để loại

bỏ các đường dẫn không thể xảy ra. Ví dụ, với chuỗi mắt xích liên tục của hai sub-

CFG dạng nhị phân với các điều kiện trái ngược nhau C1 = - C2, chúng ta có thể loại

bỏ 2 trong 4 đường dẫn TT, TF, FT, FF cho chúng ta 2 đường dẫn là TF và FT, bởi vì

TT và FF có thể không được cập nhật.

Một ví dụ khác, hãy xem xét chuỗi mắt xích liên tục gồm 2 sub-CFG với C1 ≡

(x>0) và C2 ≡ (x <100). Hai điều kiện được liên kết thông qua biến số chung x. Trong

trường hợp này, đường dẫn chung FF có thể bị loại bỏ vì sự trái ngược dưới đây:

(C1 = F) ˄ (C2 = F)

≡ ¬(x>0) ˄ ¬(x<100)

≡ (x≤0) ˄ (x≥100)

≡ Ø

Điều này có nghĩa là 1 bộ x thỏa mãn điều kiện trên là tập rỗng (Ø)

3.1.5. Kiểm tra vòng lặp, cách sử dụng CFT và các vấn đề khác

3.1.5.1. Các kiểu vòng lặp khác nhau và các CFG tương ứng

Các vòng lặp liên quan với các thủ tục lặp đi lặp lại của xử lý thông tin, hoặc

tương ứng với cài đặt thực tế (white-box view) hoặc các chức năng định hướng sử

dụng (black-box view). Như đã đề cập ở trên, nếu một đường dẫn xuyên suốt một CFG

chứa đựng một hay nhiều nút đi qua nhiều hơn một lần, thì một vòng lặp được tạo

thành. Ví dụ, nếu chúng ta có một đường dẫn ABCDBE, thì đường dẫn con BCDB sẽ

21

tạo thành một đường dẫn vòng. Các đường dẫn vòng cũng có thể được tạo thành dễ

dàng thông qua các đặc điểm ngôn ngữ chương trình, chẳng hạn như đệ quy. Cũng có

thể tạo thành các vòng ngầm thông qua và bước nhảy “goto”. Một vòng lặp có thể

được xác định như sau:

 Phải có thân của đường dẫn vòng, nơi mà hoàn thiện một số thứ và được nhắc

lại một vài lần. Nó thường được mô tả bởi 1 nút hoặc 1 số CFG lồng nhau bên trong

vòng lặp..

 Phải có một số sự kiểm soát vòng lặp để đưa ra các quyết định vòng lặp để

thực hiện thân vòng lặp hoặc thoát khỏi vòng lặp. Những sự kiểm soát vòng lặp này có

thể được sử dụng nhiều lần cho mỗi sự lặp lại của vòng lặp để đưa ra quyết định dưới

môi trường động hiện thời. Nó thường được đại diện bởi 1 nút có liên quan đến vị ngữ

được xác định bởi 1 vài biến điều khiển – là các biến động được sử dụng để đưa ra

quyết định vòng lặp.

 Phải có 1 vài nút vào và nút ra vòng lặp. Những nút mà chúng ta thường giải

quyết trong chương trình cấu trúc có 1 điểm vào đơn và 1 điểm ra đơn, ví dụ vòng lặp

“while” và vòng lặp “for”. Ngoài ra, trong rất nhiều loại vòng lặp đó thì các nút vào,

các nút ra và các nút điều khiển vòng lặp là giống nhau. Ngoại trừ các vòng lặp

“repeat-until” và các vòng lặp không cấu trúc sử dụng “goto” hoặc không sử dụng

“goto”.

 Hai hoặc nhiều vòng lặp có thể được kết hợp thông qua chuỗi lồng nhau và

chuỗi mắt xích liên tục. Mặc dù sự kết hợp không có cấu trúc sử dụng “goto” là được

dùng trong nhiều ngôn ngữ lập trình, song chúng không được khuyến khích sử dụng và

thường bị hạn chế tối đa.

Đường dẫn vòng thông dụng nhất trong các ngôn ngữ lập trình là “while” và “for”

 “while (C) do { B }”, với C là điều kiện của vòng lặp, B là thân vòng lặp.

Điểm vào cũng là điểm ra.

 “for (I ; C ; U) do { B }”, với I là giá trị khởi tạo sau khi bắt đầu vòng lặp, U

là giá trị cập nhật vòng lặp sau mỗi lần lặp lại, C là điều kiện của vòng lặp, B là thân

vòng lặp. Điểm vào cũng là điểm ra của vòng lặp.

Một trong những câu hỏi cơ bản và quan trọng để thử nghiệm là liệu chúng ta có

thể xác định số lần lặp lại cho một vòng lặp trước khi các hoạt động kiểm tra diễn ra

hay không. Nếu có, nó được gọi là một vòng lặp xác định (điển hình là vòng lặp

“for”), nếu không nó là vòng lặp không xác định (điển hình là vòng lặp “while”). Các

22

vòng lặp xác định thường được dùng để xử lý một số dữ liệu hoặc các thực thể, chẳng

hạn như thực hiện một vài xử lý cho mọi phần tử của một mảng có kích thước cố định.

3.1.5.2. Vấn đề của vòng lặp

Mỗi lần chúng ta đi qua một vòng lặp, với một số lượng lặp lại cụ thể, chúng ta

lại có một đường dẫn riêng biệt. Khi chúng ta kết hợp hai vòng lặp thành 1 chuỗi mắt

xích liên tục, số lượng các đường dẫn riêng biệt có thể nhận được bằng cách nhân các

đường dẫn riêng biệt cho mỗi vòng lặp, trong cùng một cách chúng ta nối 2 CFGs có

vòng lặp tự do. Tuy nhiên, số lượng có thể có của các lần lặp lại cho một vòng lặp

thường lớn. Do đó, sự kết hợp của chúng tạo ra một số lượng lớn hơn các tổng đường

dẫn.

Việc lồng 2 vòng lặp thì khác với việc lồng 2 CFG có vòng lặp tự do: Kết quả là

số lượng các đường dẫn không còn là M + N -1, nhưng là số lượng lớn hơn nhiều do

sự lặp lại. Và số lượng tổng cộng các đường dẫn CFG được xác định bởi công thức:

(với

là đường dẫn được kết nối)

Nếu N, M là lớn thì tổng đường dẫn sẽ là rất lớn. Do đó, ta phải có các biện pháp

thay thế. Ta có thể dựa trên kinh nghiệm và sự quan sát.

3.2.Kiểm thử dòng dữ liệu và phụ thuộc dữ liệu

Trong sự cập nhật các trường hợp kiểm thử CFT, chúng ta đã gặp phải những

khó khăn khi dùng chung biến thay vì các hằng số có liên quan đến các điểm quyết

định, sự phân tích các giá trị biến số đó đã được thực hiện để loại trừ các đường dẫn

không thể xác định. Thực tế các quyết định có tương quan không nhất thiết bao gồm

các biến số dùng chung.

3.2.1. Các khái niệm cơ bản. Sự hoạt động của dữ liệu phụ thuộc dữ liệu

Sự sử dụng của các biến số hay thư mục dữ liệu trong các quyết định CFG được

gọi là P-use trong phân tích phụ thuộc dữ liệu để chỉ rõ cách sử dụng của nó trong các

thuộc tính hoặc các điều kiện. Một loại sử dụng khác được gọi là C-use, hay là cách sử

dụng có dùng máy tính. Một cách hiểu thông thường của các tình huống sử dụng trên

là các biến số đó hay dữ liệu đó phải được xác định sớm hơn. Vì thế chúng ta có thể

thể loại và nhận được các giá trị của nó, và sử dụng vào các mục đích khác nhau.

Chúng ta có thể xác định sự hoạt động của các dữ liệu đó như sau:

23

 Sự xác định dữ liệu thông qua sự hình thành, giá trị ban đầu, nhiệm vụ một

cách rõ ràng thông hay trong một số trường hợp thông qua chiều hướng tác động như

là: Vị trí bộ nhớ được chia sẻ, hộp thư, các tham số đọc/viết....Và thường được viết tắt

là D-operation hay D. Đặc tính cơ bản của D là sự phá hủy, điếu đó nghĩa là bất kỳ cái

gì được lưu trữ trong các thư mục dữ liệu đều bị xóa bỏ sau khi hoạt động và không

thể khôi phục trừ khi sử dụng các kỹ thuật đặc biệt.

 Cách sử dụng dữ liệu trong máy tính thông thường hay trong tính chất, thông

thường có liên quan đến C-use hay P-use. Cả 2 cách sử dụng trên đều được gọi chung

là U-operation hay ngắn gọn là U. Đặc tính cơ bản của U là không phá hủy, nghĩa là

giá trị của các thư mục dữ liệu sẽ vẫn còn tồn tại sau khi nó hoạt động. Tuy nhiên,

cách sử dụng loại P của thư mục dữ liệu về tính chất có thể khiến các đường dẫn hoạt

động được lựa chọn và theo sau. Cách sử dụng loại C của các thư mục dữ liệu thường

được diến ra trên các mẫu biến số hay hằng số trong máy tính hay như các tham số

trong các chức năng của chương trình. Cách sử dụng C đó thường ảnh hưởng đến các

kết quả máy tính với một vài kết quả biến thiên được xác nhận.

Với sự định nghĩa về 2 cách sử dụng của xử lý dữ liệu, chúng ta có thể xem xét

tiếp các mối quan hệ như sau.

 Mối quan hệ D-U: đây là trường hợp sử dụng thông dụng. Khi 1 dữ liệu được

sử dụng, chúng ta cần nhận được giá trị của nó được xác nhận trước đó. Hầu hết các

phân tích phụ thuộc dữ liệu (DDA) và kiểm thử dòng dữ liệu (DFT) tập trung vào cách

sử dụng này.

 Mối quan hệ D-D: mối quan hệ này được diễn tả các trường hợp quá tải. Khi

các hoạt động kiểu D trước xóa bỏ hết những gì chứa đựng trước đó. Một trường hợp

đặc biệt là khi quan hệ D-D tồn tại mà không có hoạt động U ở giữa, nghĩa là một thư

mục dữ liệu được xác định lại cà không có sự xác định nào trước đó được sử dụng.

Tình huống này diễn tả 1 vài lỗi phần mềm, hoặc ít ra là sự thiếu hiệu quả bởi vì sự

xác định trước đó đều không được sử dụng.

 Mối quan hệ U-U: không có sự ảnh hưởng hay phụ thuộc dữ liệu vì tính tự

nhiên của hoạt động kiểu U không phá hủy. Vì thế, những mối quan hệ này không

được quan tâm trong DDA và DFT. Như chúng ta đã đề cập trước đây, những sự kết

nối này có thể ảnh hưởng tới khả năng có thể thực hiện được các đường dẫn hoạt động

khác nhau. Tuy nhiên, như chúng ta sẽ thấy, chúng ta có thể tập trung vào mối quan hệ

D-U tương ứng cho mỗi một trường hợp sử dụng để nhận ra các đường dẫn khác nhau

24

trong CFT hay trong các phần khác nhau của DFT, các quan hệ đó hoàn toàn đảm

nhiệm các điều kiện có tương quan với nhau.

VD 3.1 Đồ thị phụ thuộc dữ liệu (DDG): VD về sự định nghĩa dữ liệu thông qua

nhiệm vụ.

Quan hệ U-D: được gọi là sự chống sử dụng. Tình huống thú vị với quan hệ này

là các thư mục dữ liệu được sử dụng mà chưa từng được xác định trước đó (không có

hoạt động dạng D đi trước hoạt động dạng U đầu tiên), điều đó chỉ xảy ra 1 lỗi của

phần mềm.

Vì thế, với sự nhận dạng cơ bản đó và sự phân tích của sự kết hợp hoạt động của

dữ liệu, một vài vấn đề có thể xảy ra có thể nhận ra ngay lập tức. Với sự phân tích phụ

thuộc dữ liệu (DDA) được sử dụng trong kiểm thử dòng điều khiển dữ liệu (DFT),

chúng ta tập trung vào quan hệ D-U và các vấn đề khác có liên quan.

3.2.2. Những vấn đề cơ bản của DFT va DDG

Ý tưởng chính của sự kiểm thử dòng điều khiển dữ liệu (DFT) là tiến hành kiểm

thử sự chuyển giao chính xác của phụ thuộc dữ liệu trong suốt quá trình hoạt động của

chương trình. Từ khi hoạt động của chương trình theo 1 mô hình hoạt động liên tiếp,

chúng ta có thể thấy sự phụ thuộc dữ liệu như là 1 phần được gắn vào trong dòng dữ

liệu, nơi mà dòng dữ liệu là 1 cơ cấu mà dữ liệu có thể được chuyền tải dọc theo sự

hoạt động của chương trình. Các trường hợp kiểm thử có thể nhận được từ những phân

tích phụ thuộc dữ liệu (DDA), với sự tập trung vào các mối quan hệ D-U, và mô hình

có liên quan mà chúng ta gọi là đồ thị phụ thuộc dữ liệu (DDG). Trong hệ thống DDG,

mỗi 1 điểm mô tả sự xác định của 1 thư mục dữ liệu, như là 1 biến số, 1 hằng số hay là

1 cấu trúc dữ liệu kép. Các đường kết nối trong hệ thống DDG mô tả mối quan hệ D-

U, hay “được sử dụng bởi”. Điều đó có nghĩa là, nếu chúng ta có 1 đường kết nối từ A

25

đến B, chúng ta phân tích nó như 1 dữ liệu được xác định ở trong A mà được sử dụng

để xác nhận ở trong B. Ví dụ như sự thể hiện nhiệm vụ “Z  X + Y” ở ví dụ trên có

thể xác định cho X, Y (C-use) để nhằm mục đích xác định Z. Sự phân tích của 1 chuỗi

các quan hệ D-U được sử dụng để xác định các thư mục dữ liệu muộn hơn, có thể

được tiến hành để xác nhận sự xác định của thư mục sớm hơn.

Ở DFT, chúng ta tập trung trực tiếp vào phụ thuộc dữ liệu nhận được ở hệ thống

DDG thay thế cho sự liên tiếp có sử dụng máy tính hay các dòng điều khiển ở CFT.

Một điều chứng tỏ rằng DFT thì sát hơn trong việc kiểm thử tính chất của máy tính,

bởi vì những sự phụ thuộc dữ liệu đó ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả máy tính, trong

khi đó, các dãy hoặc các dòng điều khiển ở CFTđược sử dụng chính do sự hạn chế của

các dãy máy móc của chúng ta và các ngôn ngữ chương trình được sử dụng (nếu

không, rất nhiều máy tính có thể được sử dụng tương tự nhau). Mặt khác, sự liên tục

trong các sự thực hiện chương trình có thể được thay đổi mà không ảnh hưởng đến kết

quả. Vì thế, trong sự thực hiện DDA và DFT, chúng ta tách riêng các sự phụ thuộc dữ

liệu dễ thay đổi với dãy hoạt động liên tục của chương trình để tập trung vào sự

chuyển giao chính xác của các thư mục dữ liệu và các sự phụ thuộc của nó, và không

hạn chế các kết quả tính toán chính xác.

Tương tự các kỹ thuật kiểm thử mang tính hệ thống khác, chúng ta tập trung vào

khâu chuẩn bị kiểm thử cho DFT, theo các bước:

 Xây dựng và thẩm tra hệ thống DDG

 Xác định và lựa chọn các phần dữ liệu cho các trường hợp kiểm thử riêng lẻ

dựa trên DDGs. Phần dữ liệu bao gồm cả các thư mục dữ liệu, thường là 1 biến số

output, với sự xác định của nó trong các thư mục dữ liệu khác, có thể được lựa chọn từ

nhiều sự xác định.

 Cập nhật các phần tử dữ liệu hay các trường hợp kiểm thử bằng cách gán các

giá trị input.

 Kế hoạch kiểm tra kết quả.

3.2.3. Các thuộc tính và yếu tố của DDG

Chúng ta có thể mô tả đặc điểm của các yếu tố đồ thị khác nhau trong DDGs như

sau:

26

Mỗi 1 điểm mô tả sự xác định của 1 thư mục dữ liệu x, được biểu thị là D(x) và

được mô tả là x nằm trong 1 hình Oval trong DDG. Các điểm này có thể được phân

loại thành 3 loại:

 Các điểm kết quả và output mà mô tả các kết quả tính toán cho chương trình

đang kiểm thử.

 Các điểm input hay hằng số mô tả input được cung cấp từ người sử dụng hay

các hằng số được xác định sẵn. Các điểm này mô tả các điểm cuối mà không cần được

phân tích thêm nữa.

 Các điểm dự trữ hoặc trung gian là những điểm không là input hay output.

Trong hầu hết các tính toán, các điểm này được bắt đầu để làm các thủ tục tính toán trở

nên thuận tiện nhờ đó các kết quả từ input nhận được 1 cách đơn giản.

Hình 3.2 Đồ thị DDG: ví dụ của điểm bộ chọn lọc dữ liệu

Mối quan hệ được mô hình hóa trong DDG luôn là mối quan hệ D-U, hay là mối

quan hệ “được sử dụng bởi”.

Trường hợp đặc biệt đối với các cấu trúc DDG ở trên là những sự xác định có lựa

chọn của các thư mục dữ liệu nào đó có sử dụng các điểm chọn lọc dữ liệu, Ví dụ

trong sự xác định số lượng nghiệm thực cho phương trình bậc 2: ax²+ bx + c = 0, kết

quả ra phụ thuộc vào giá trị d=b²– 4ac như sau:

(d>0) thì r  2;

(d=0) thì r  1;

27