Luận văn Thạc sĩ Khoa học Máy tính: Các phương pháp đánh giá chất lượng phần mềm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích chính của luận văn là nghiên cứu, tìm hiểu về nguyên lý, phương pháp và các kỹ thuật quản lý và đánh giá chất lượng phần mềm. Thiết kế các trường hợp kiểm thử và xây dựng vài kịch bản kiểm thử cụ thể. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Máy tính: Các phương pháp đánh giá chất lượng phần mềm

i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ TÍNH CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG PHẦN MỀM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên- 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Học viên Nguyễn Thị Tính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................ii MỤC LỤC ............................................................................................................. iv MỤC LỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... vii ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................... viii I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................viii II.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN .......................................................... ix III.ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................ ix IV.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. ix V.KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƢỢC ................................................................. ix VI.CẤU TRÚC LUẬN VĂN ............................................................................... x CHƢƠNG 1 QUI TRÌNH VÀ CHẤT LƢỢNG PHẦN MỀM ................................. 1 1.1 SẢN PHẨM VÀ CHẤT LƢỢNG PHẦN MỀM............................................. 1 1.1.1 Khái niệm về sản phẩm phần mềm ........................................................... 1 1.1.2 Khái niệm lỗi phần mềm .......................................................................... 3 1.1.3 Chi phí sửa lỗi .......................................................................................... 5 1.1.4 Khái niệm kiểm thử phần mềm................................................................. 6 1.1.5 Những khó khăn của kiểm thử phần mềm ................................................ 7 1.1.6 Kiểm thử trong quy trình phát triển phần mềm ......................................... 7 1.2 CHẤT LƢỢNG VÀ CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM ................. 11 1.2.1 Chất lƣợng phần mềm ............................................................................ 11 1.2.2 Các tiêu chí đánh giá .............................................................................. 12 1.3 QUY TRÌNH KIỂM THỬ PHẦN MỀM ...................................................... 13 1.4 TỰ ĐỘNG HÓA KIỂM THỬ ...................................................................... 14 CHƢƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT KIỂM THỬ PHẦN MỀM ................................... 16 2.1.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA KIỂM THỬ PHẦN MỀM.......................... 16 2.1.1.Các nguyên tắc kiểm thử phần mềm ....................................................... 16 2.1.2. Luồng thông tin kiểm thử ...................................................................... 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
v 2.1.3. Thiết kế trƣờng hợp kiểm thử ................................................................ 20 2.2.KIỂM THỬ HỘP ĐEN ................................................................................ 20 2.2.1. Phân hoạch tƣơng đƣơng ....................................................................... 21 2.2.2. Phân tích giá trị biên ............................................................................. 26 2.2.3. Kiểm thử giá trị đặc biệt ........................................................................ 28 2.2.4. Kỹ thuật đồ thị nhân quả ....................................................................... 29 2.3.KIỂM THỬ HỘP TRẮNG ........................................................................... 33 2.3.1. Kiểm thử dựa trên đồ thị luồng điều khiển............................................. 33 2.3.2.Kiểm thử dựa trên đồ thị luồng dữ liệu ................................................... 41 2.3.3.Kiểm thử điều kiện ................................................................................. 43 2.4.SO SÁNH KIỂM THỬ HỘP ĐEN VÀ KIỂM THỬ HỘP TRẮNG ............. 44 CHƢƠNG 3MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA QUY TRÌNH KIỂM THỬ ................... 45 3.1. BÀI TOÁN NAME CORRECTING ........................................................... 46 3.1.1 Giới thiệu bài toán.................................................................................. 46 3.1.2 Phạm vi giải quyết.................................................................................. 49 3.1.3 Thiết kế trƣờng hợp kiểm thử ................................................................. 49 3.2. BÀI TOÁN SORT ...................................................................................... 52 3.2.1 Phát biểu bài toán ...................................................................................... 52 3.2.2 Phạm vi giải quyết.................................................................................. 52 3.2.3 Thiết kế trƣờng hợp kiểm thử. ................................................................ 52 3.2.4 Kết quả kiểm thử .................................................................................... 60 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .............................................................. 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
vi MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 - Sản phẩm phần mềm. Nguồn: [13] ......................................................... 3 Hình 1. 2 – Các nguyên nhân gây ra lỗi phần mềm [5] ............................................ 4 Hình 1. 3 - Chi phí cho việc sửa lỗi. Nguồn: [6], [8] ................................................ 6 Hình 1. 4 - Các giai đoạn kiểm thử ........................................................................ 13 Hình 1. 5 -Quy trình chi tiết quá trình kiểm thử ..................................................... 14 Hình 2. 1 - Mô hình luồng thông tin kiểm thử ........................................................ 19 Hình 2. 2 - Ví dụ đồ thị nhân quả........................................................................... 32 Hình 2. 3 – Quy trình tạo ca kiểm thử dựa trên đồ thị luồng điều khiển ................. 34 Hình 2. 4 – Đồ thị luồng điều khiển biểu diễn chƣơng trình sum ........................... 35 Hình 2. 5 - Ví dụ tiêu chí bao phủ cung ................................................................. 35 Hình 2. 6 - Đồ thị biểu diễn chƣơng trình tính tổng nghịch đảo ............................. 37 Hình 2. 7 - Đồ thị luồng điều khiển biểu diễn hàm abc .......................................... 39 Hình 2. 8 - Đồ thị luồng điều khiển biểu diễn hàm foo .......................................... 42 Hình 3. 1 - Giao diện kiểm thử bài toán NC ........................................................... 51 Hình 3. 2 - Minh họa thuật toán sắp xếp MergeSort ............................................... 53 Hình 3. 3 - Đồ thị lƣu trình cho hàm Merge ........................................................... 54 Hình 3. 4 - Kết quả đƣợc ghi ra file log ................................................................. 60 Hình 3. 5 - Giao diện điều khiển kiểm thử các thuật toán sắp xếp .......................... 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 - Tỷ lệ công việc của các giai đoạn phát triển phần mềm ......................... 1 Bảng 2. 1 - Bảng liệt kê các lớp tƣơng đƣơng ........................................................ 22 Bảng 2. 3 – Các lớp tƣơng đƣơng cho chƣơng trình tính hoa hồng ........................ 24 Bảng 2. 4 – Các ca kiểm thử lớp tƣơng đƣơng yếu ................................................ 24 cho chƣơng trình tính hoa hồng ............................................................................. 24 Bảng 2. 5 – Kiểm thử lớp tƣơng đƣơng cho chƣơng trình tính hoa hồng ................ 25 Bảng 2. 6 – Các lớp tƣơng đƣơng cho chƣơng trình tam giác dựa vào dữ liệu vào...... 25 Bảng 2. 7 – Các ca kiểm thử cho chƣơng trình tam giác dựa trên dữ liệu vào ........ 26 Bảng 2. 8 – Các ký hiệu trong đồ thị nhân quả....................................................... 30 Bảng 2. 9 - Bảng quyết định tính thuế thu nhập ..................................................... 32 Bảng 3. 1 - Minh họa các testcase chƣơng trình NC............................................... 50 Bảng 3. 2 - Bảng các trƣờng hợp kiểm thử cho module Merge .............................. 56 Bảng 3. 3 - Các trƣờng hợp kiểm thử cho module Split ......................................... 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
viii ĐẶT VẤN ĐỀ I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghiệp công nghệ thông tin nói chung và công nghệ phần mềm nói riêng, việc xây dựng và phát triển phần mềm đã thực ngày càng tỏ ra hiệu quả hơn nhờ sự hỗ trợ của nhiều công cụ tiện ích và tiên tiến. Cùng với đà phát triển đó, hoạt động quản lí chất lƣợng phần mềm ngày càng gánh trách nhiệm thêm nặng nề và chuyên nghiệp. Tuy nhiên thực tế đã cho thấy rằng, các vấn đề về quản lý chất lƣợng phần mềm vẫn chƣa thực sự đáp ứng đƣợc những đòi hỏi khắt khe của phần mềm về chất lƣợng cũng nhƣ tốc độ triển khai ứng dụng. Các hoạt động đánh giá chất lƣợng phần mềm vẫn không đảm bảo đƣợc các sản phẩm phần mềm là không có lỗi. Quản lý chất lƣợng phần mềm là một lĩnh vực của công nghệ phần mềm, có nhiệm vụ kiểm tra và xác minh các tiêu chí phần mềm: tính đúng, tính khoa học, tính tin cậy, tính vững vàng, tính dễ chuyển mang, tính dễ sử dụng, dễ phát triển và hoàn thiện. Đây là một quá trình liên tục, xuyên suốt mọi giai đoạn phát triển phần mềm nhằm đảm bảo phần mềm đáp ứng các yêu cầu thiết kế và nhu cầu của ngƣời dùng. Các kỹ thuật đánh giá chất lƣợng phần mềm đã và đang đƣợc nghiên cứu cả về chiều rộng lẫn chiều sâu, và việc đánh giá này đã trở thành quy trình bắt buộc trong các dự án phát triển phần mềm [1]. Trong qui trình này, kiểm thử phần mềm là giai đoạn quan trọng nhằm đảm bảo chất lƣợng phần mềm, là quá trình chạy thử một ứng dụng để phát hiện lỗi và xem nó đã thỏa mãn yêu cầu đặt ra trong giai đoạn phát triển phần mềm [3]. Một sản phẩm phần mềm đƣợc phân phối phải có đầy đủ các chức năng yêu cầu và tƣơng thích với phần cứng của khách hàng [4], [2]. Quy trình phát triển phần mềm bao gồm nhiều giai đoạn và nhiều hoạt động nhằm tạo ra sản phẩm phần mềm. Trong đó, kiểm thử là một trong những hoạt động đóng vai trò quan trọng nhằm phát hiện lỗi của phần mềm [5]. Đánh giá chất lƣợng phần mềm ngày càng khó khăn hơn, bởi vì các ngôn ngữ lập trình, các hệ điều hành và các phƣơng pháp, công cụ phát triển phần mềm cũng nhƣ các thiết bị phần cứng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
ix ngày càng phong phú và đa dạng.Vì vậy, học viên chọn đề tài “Các phương pháp đánh giá chất lượng phần mềm” làm hƣớng nghiên cứu cho luận văn. II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Mục đích chính của luận văn là:  Nghiên cứu, tìm hiểu về nguyên lý, phƣơng pháp và các kỹ thuật quản lý và đánh giá chất lƣợng phần mềm.  Thiết kế các trƣờng hợp kiểm thử và xây dựng vài kịch bản kiểm thử cụ thể. III. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Luận tập trung tìm hiểu, phân tích và khảo sát các đổi tượng sau đây:  Quy trình và bản chất của các kỹ thuật đánh giá chất lƣợng phần mềm.  Tìm hiểu và phát triển các kĩ thuật kiểm thửhộp đen và kiểm thử hộp trắng.  Thiết kế các trƣờng hợp kiểm thử với bộ dữ liệu lớn. IV.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc sử dụng trong luận văn chủ yếu bao gồm:  Phƣơng pháp luận: Nghiên cứu, tìm hiểu các khái niệm, chiến lƣợc và kỹ thuật đánh giá chất lƣợng phần mềm.  Phƣơng pháp thực nghiệm: thiết kế các trƣờng hợp kiểm thử áp dụng cho kịch bản kiểm thử cụ thể. V. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƢỢC Luận văn tập trung chủ yếu vào các kĩ thuật kiểm thử phần mềm là khâu quan trọng trong quản lí chất lƣợng phần mềm.  Thiết kế các trƣờng hợp kiểm thử cho một số kịch bản kiểm thử cụ thể.  Đặc tả trƣờng hợp kiểm thử và kết quả kiểm thử.  Xây dựng kịch bản kiểm thử. Các kịch bản kiểm thử đƣợc chia làm hai loại chính: kiểm thử chức năng và kiểm thử phi chức năng.Hai bài toán 3.1 và 3.2 đƣợc đề xuất trong chƣơng 3 nhằm minh họa cho các kĩ thuật đƣợc vận dụng trong hai loại kiểm thử nói trên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
x VI.CẤU TRÚC LUẬN VĂN Luận văn gồm Phần mở đầu, ba chƣơng nội dung, Phần kết luận và Tài liệu tham khảo. Chƣơng 1: Tổng quan về qui trình quản lí chất lƣợng phần mềm Tìm hiểu khái niệm chung về sản phẩm phần mềm, vấn đề chất lƣợng phần mềm, tầm quan trọng, khó khăn của việc kiểm thử phần mềm và các hoạt động đánh giá chất lƣợng trong quy trình phát triển phần mềm. Chƣơng 2: Các kỹ thuật kiểm thử phần mềm. Nội dung của chƣơng này phân tích các kỹ thuật cơ bản trong kiểm thử phần mềm:  Kiểm thử hộp đen: xây dựng lớp phân hoạch tƣơng đƣơng, phân tích giá trị biên, kỹ thuật đồ thị nhân quả, kiểm thử giá trị đặc biệt.  Kiểm thử hộp trắng: kiểm thử dựa trên đồ thị luồng điều khiển, kiểm thử dựa trên luồng dữ liệu, kiểm thử điều kiện. Trên cơ sở các nội dung nói trên, luận văn phân tích, làm nổi bật những yếu tố quan trọng trong đảm bảo chất lƣợng phần mềm. Chƣơng 3: Một số ứng dụng cụ thể của quy trình kiểm thử. Để minh hoạ cho phần lý thuyết ở trên, chƣơng 3 sẽ trình bày một vài kịch bản kiểm thử áp dụng kỹ thuật hộp đen và kỹ thuật hộp trắng để kiểm thử. Xây dựng các trƣờng hợp kiểm thử (test cases) cho từng kịch bản kiểm thử. Xây dựng chƣơng trình và giao diện: thực hiện với các trƣờng hợp kiểm thử đã đề xuất, đối sánh kết quả của chƣơng trình và kết quả dự kiến của các trƣờng hợp kiểm thử. Kết luận và hƣớng phát triển Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
1 CHƢƠNG 1 QUI TRÌNH VÀ CHẤT LƢỢNG PHẦN MỀM 1.1 SẢN PHẨM VÀ CHẤT LƢỢNG PHẦN MỀM 1.1.1 Khái niệm về sản phẩm phần mềm Phần mềm là một (bộ) chƣơng trình đƣơc cài đặt trên máy tính thực hiện một nhiệm vụ tƣơng đối độc lập nhằm phục vụ cho một hoặc nhiều ứng dụng cụ thể: quản lý hoạt động của máy tính hoặc áp dụng máy tính trong các hoạt động kinh tế, quốc phòng, văn hóa, giáo dục, giải trí…[4], [5] Ví dụ: S1. Hệ điều hành Ubutu; S2. Môi trƣờng lập trình C++ Devcpp; S3. Hệ thống quản lý: CN2; S4. Game: Lines… … Việc tạo ra một sản phẩm phải trải qua nhiều giai đoạn, ngƣời ta gọi là quy trình phát triển phần mềm. Quy trình này đƣợc khởi động từ khi bắt đầu có ý tƣởng cho đến khi đƣa ra sản phẩm phần mềm thực thi. Khối lƣợng công việc trong từng giai đoạn của quá trình sản xuất phần mềm cũng thay đổi theo thời gian. Bảng 1.1 minh họa cụ thể hơn về tỷ lệ công việc của các giai đoạn phát triển phần mềm [9] Bảng 1. 1 - Tỷ lệ công việc của các giai đoạn phát triển phần mềm Phân Thiết Lập trình Tích hợp và Kiểm Thiết kế Giai đoạn tích yêu kế sơ và kiểm kiểm thử thử hệ chi tiết cầu bộ thử đơn vị tích hợp thống Thập kỉ 1960- 1970 10% 80% 10% Thập kỉ 1980 20% 60% 20% Thập kỉ 1990 40% 30% 30% Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
2 Theo một tài liệu khác [7], chi phí liên quan từng giai đoạn của vòng đời phần mềm đƣợc thể hiện trong biểu đồ hình quạt nhƣ đƣới đây: Nguồn [7] Nhƣ vậy, một sản phẩm phần mềm đƣợc xem là một hệ thống bao gồm một hoặc nhiều phân hệ. Mỗi phân hệ lại đƣợc xây dựng từ những cấu phần. Mỗi cấu phần bao gồm các đơn vị nhỏ. Các thành phần của phần mềm đƣợc liên kết với nhau thông qua các mối quan hệ và các tƣơng tác [8]. Vì vậy, việc mắc lỗi không chỉ xảy ra trong khi lập trình mà còn xảy ra cao hơn trong các công đoạn khác của quy trình phát triển một sản phẩm phần mềm. Việc kiểm thử cũng vì thế phải đƣợc tiến hành trong tất cả các phần tạo nên một sản phẩm phần mềm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
3 Hình 1. 1 - Sản phẩm phần mềm. Nguồn: [13] 1.1.2 Khái niệm lỗi phần mềm Chúng ta đã thấy khi phần mềm hoạt động không nhƣ mong muốn thì ta nói rằng phần mềm đó có lỗi. Tuy nhiên, cũng có thể dùng nhiều thuật ngữ khác để mô tả hiện tƣợng này nhƣ: thất bại, sai sót, có vấn đề, bất thường không hợp lý, không tương thích,… Định nghĩa lỗi phần mềm dƣới đây dựa trên khái niệm đặc tả: một đặc tảlà một sự thống nhất về đặc tính, quan hệ, chức năng và hành vi của sản phẩm giữa những ngƣời phát triển phần mềm hoặc giữa ngƣời phát triển phần mềm và ngƣời đặt hàng hoặc sử dụng phần mềmthông qua một ngôn ngữ nào đó [5], [8], [10]. Lỗi phần mềm xuất hiện khi xảy ra một hay nhiều điều kiện sau [13], [14], [15]:  Phần mềm không thực hiện đúng những gì mà đặc tả định nghĩa.  Phần mềm thực hiện những gì mà đặc tả khuyến cáo không nên thực hiện.  Phần mềm thực hiện những gì mà đặc tả không đề cập đến. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
4  Phần mềm không thực hiện những gì mà đặc tả không đề cập đến nhƣng lẽ ra nên thực hiện.  Phần mềm là khó hiểu hay khó sử dụng. Theo các kết quả nghiên cứu đƣợc thực hiện trong các dự án khác nhau, số lỗi do đặc tả gây ra là nhiều nhất, chiếm khoảng 80% [12]. Các nguyên nhân sinh lỗi tại pha đặc tả:  Đặc tả không hình thức: Ngôn ngữ tự nhiên dễ hiểu nhƣng rƣờm rà, nhập nhằng.  Đặc tả hình thức (ngôn ngữ toán học và logic): đơn giản, chính xác nhƣng khó hiểu, khó cài đặt.  Quên đặc tả một yêu cầu nào đó.  Đặc tả không hết.  Yêu cầu đã thay đổi nhƣng đặc tả không thay đổi.  Đặc tả khác nhau cho cùng một yêu cầu xuất hiện trong các cấu phần khác nhau của hệ thống. Hình 1. 2– Các nguyên nhân gây ra lỗi phần mềm [5] Nguồn gây ra lỗi lớn thứ hai là thiết kế. Đó là nền tảng mà lập trình viên dựa vào để nỗ lực thực hiện kế hoạch cho phần mềm. Thời kỳ đầu, phát triển phần mềm thƣờng đồng nhất với lập trình, công việc lập trình thì nặng nhọc, do đó lỗi do lập trình gây ra là chủ yếu [4]. Ngày nay, công việc lập trình chỉ là một phần việc của qúa trình lao động chất xám, việc lập trình trở nên nhẹ nhàng hơn, mặc dù độ phức tạp phần mềm lớn hơn rất nhiều. Do đó, lỗi do lập trình gây ra cũng ít hơn. Tuy nhiên, nguyên nhân để lập trình tạo ra lỗi lại Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
5 nhiều hơn. Đó là do độ phức tạp của phần mềm, do tài liệu nghèo nàn, do sức ép thời gian hoặc chỉ đơn giản là những lỗi “không nói lên đƣợc” [11]. Một điều cũng khá hiển nhiên là nhiều lỗi xuất hiện trên văn bản chƣơng trình, nhƣng khi tìm hiểu kỹ thì thực ra lại do lỗi của đặc tả hoặc thiết kế [10]. Một nguyên nhân khác tạo ra lỗi là do bản thân của công cụ phát triển phần mềm cũng có lỗi nhƣ công cụ trực quan, thƣ viện lớp, bộ biên dịch, các mẫu thƣờng đƣợc thiết kế theo xu hƣớng tổng quát hóa quá cao … 1.1.3 Chi phí sửa lỗi Ngƣời ta ƣớc tính, bảo trì là phần chi phí chính của phần mềm và kiểm thử là hoạt động có chi phí đắt thứ hai, ƣớc tính khoảng 40% của chi phí trong quá trình phát triển ban đầu của sản phẩm phần mềm. Kiểm thử cũng là phần chi phí chính của giai đoạn bảo trì do phải tiến hành kiểm thử lại những thay đổi trong quá trình sửa lỗi và đáp ứng yêu cầu của ngƣời dùng [1], [6] Kiểm thử và sửa lỗi có thể đƣợc thực hiện tại bất kỳ giai đoạn nào của vòng đời phần mềm. Tuy nhiên, chi phí cho việc tìm và sửa lỗi sẽ tăng đáng kể theo thời gian trong quá trình phát triển [8]. Sự thay đổi một tài liệu hoặc yêu cầu (thí dụ, của khách hàng) khi đang trong pha thiết kế là không đắt nếu không nói là không đáng kể. Chi phí sẽ tăng lên nhiều hơn nếu các yêu cầu thay đổi đƣợc đƣa ra sau khi đã lập trình. Thay đổi lúc này đồng nghĩa với việc phải viết lại chƣơng trình [9]. Việc sửa lỗi sẽ không đáng kể nếu ngƣời lập trình tự phát hiện lỗi của mình, và không có sự liên quan đến chi phí khác. Họ không phải giải thích lỗi cho bất kỳ ngƣời nào trong nhóm. Họ cũng không phải nhập lại lỗi đó vào cơ sở dữ liệu lỗi và lƣu vết lỗi. Ngƣời kiểm thử và ngƣời quản lý không phải duyệt lại tình trạng lỗi. Và lỗi đó không ảnh hƣởng đến công việc của ngƣời khác trong nhóm dự án. Nói chung, sửa một lỗi trƣớc khi phát hành một phần mềm rẻ hơn rất nhiều so với việc khắc phục nó sau khi đã phát hành [14], [15]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
6 Theo các nghiên cứu của IBM, GTE cho biết, lỗi đƣợc phát hiện càng muộn thì chi phí cho việc sửa lỗi càng lớn. Chi phí tăng theo hàm mũ nhƣ sau: Hình 1. 3 - Chi phí cho việc sửa lỗi. Nguồn: [6], [8] Chúng ta từng chứng kiến sự cố máy tính Y2K năm 2000. Nguyên nhân là do việc tiết kiệm bộ nhớ bằng cách biểu diễn năm có 4 chữ số bằng 2 chữ số cuối của năm mà không dự tính đƣợc lỗi tiềm ẩn có thể xảy ra mà mấy chục năm sau, thế giới đã phải lo sợ và tốn nhiều tỉ đô la để khắc phục do dữ liệu ngày tháng có thể bị thay đổi khi máy tính coi năm 1900 nhƣ năm 2000 [1], [5]. 1.1.4 Khái niệm kiểm thử phần mềm Kiểm thử phần mềm là một quá trình liên tục, xuyên suốt mọi giai đoạn phát triển phần mềm để đảm bảo rằng phần mềm thỏa mãn các yêu cầu thiết kế và các yêu cầu đó đáp ứng các nhu cầu của ngƣời dùng. Các kỹ thuật kiểm thử phần mềm đã, đang đƣợc nghiên cứu, và việc kiểm thử phần mềm đã trở thành quy trình bắt buộc trong các dự án phát triển phần mềm trên thế giới. Kiểm thử phần mềm là khâu mấu chốt để đảm bảo chất lƣợng phần mềm, là đánh giá cuối cùng về đặc tả thiết kế và mã hóa [7]. Mục đích của kiểm thử phần mềm là tìm ra lỗi chƣa đƣợc phát hiện ở thời điểm sớm nhất có thể và đảm bảo rằng lỗi đó đã đƣợc sửa. Những ngƣời phát triển phần mềm và các kỹ sƣ kiểm thử cùng làm việc để phát hiện lỗi và đảm bảo chất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
7 lƣợng sản phẩm. Một sản phẩm phần mềm đƣợc phân phối phải có đầy đủ các chức năng yêu cầu và tƣơng thích với phần cứng của khách hàng. 1.1.5 Những khó khăn của kiểm thử phần mềm Để kiểm thử tốt hơn, cần phải quan tâm đến các yếu tố làm cho việc kiểm thử khó khăn hơn.  Khó khăn liên quan đến quy trình phát triển phần mềm Quá trình phát triển phần mềm là một tập hợp các hoạt động từ giai đoạn tìm hiểu, khảo sát, phân tích, thiết kế và cài đặt cho đến sử dụng và bảo trì. Mỗi giai đoạn này thực ra là một sự chuyển đổi một tập hợp thông tin này sang một tập hợp thông tin khác. Quá trình chuyển đổi này sẽ dẫn đến sự mất mát thông tin khó tránh khỏi, nghĩa là các lỗi sẽ xuất hiện. Hơn nữa, các giai đoạn chuyển đổi có thể tạo nên một thất bại ở giai đoạn cuối cùng mà khi phát hiện lập trình viên khó có thể biết đƣợc nguyên nhân do giai đoạn nào trƣớc đó [10].  Khó khăn về nhân sự Thông thƣờng, kiểm thử thƣờng chỉ đƣợc coi là giai đoạn đơn giản cuối cùng đƣợc dùng để hợp thức hóa sản phẩm. Vì thế, nhiều lỗi nghiêm trọng mắc phải ngay từ các giai đoạn đầu của quy trình phát triển (đặc tả và thiết kế). Trong khi đó, nhiều thống kê cho thấy: các lỗi mắc phải càng sớm trong quy trình phát triển, thì các lỗi đó càng khó phát hiện và khó khắc phục. Vì vậy, việc nghiên cứu các phƣơng pháp và công cụ phát triển thích ứng sẽ góp phần rất lớn vào việc giảm bớt các lỗi ngay từ các giai đoạn đầu của quy trình phát triển [9]. 1.1.6 Kiểm thử trong quy trình phát triển phần mềm Để kiểm thử một sản phẩm phần mềm, chúng ta không chỉ kiểm thử một lần, khi mà nó đã đƣợc hoàn thành. Các thành phần của phần mềm đều phải đƣợc kiểm thử trƣớc, sau đó trong suốt quá trình tích hợp các thành phần cũng phải đƣợc kiểm thử cho đến khi đạt đƣợc sản phẩm cuối cùng. Có nhiều quy trình phát triển phần mềm đƣợc sử dụng. Chúng khác nhau về bản chất, cách tiến hành, số giai đoạn phát triển, tuy nhiên chúng có những điểm chung sau trong hoạt động kiểm thử. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
8  Kiểm thử đơn vị: tập trung trên mỗi module riêng biệt, đảm bảo rằng các chức năng của nó tƣơng ứng với một đơn vị.  Kiểm thử tích hợp: tập trung vào việc thiết kế và xây dựng kiến trúc phần mềm.  Kiểm thử hệ thống: hợp thức hóa yêu cầu của ngƣời sử dụng sau khi tất cả các module đã đƣợc tích hợp.  Kiểm thử hồi quy: đảm bảo các sửa đổi không ảnh hƣởng đến các phần còn lại của phần mềm.  Kiểm thử chấp nhận: đánh giá phần mềm so với mong đợi và mục tiêu của ngƣời sử dụng.  Kiểm thử đơn vị Kiểm thử đơn vị tập trung vào việc xác minh trên đơn vị nhỏ nhất của thiết kế phần mềm. Sử dụng các mô tả thiết kế thủ tục để hƣớng dẫn, theo dõi các đuờng dẫn điều khiển quan trọng và kiểm thử để phát hiện lỗi trong phạm vi module. Độ phức tạp liên quan của các ca kiểm thử và lỗi đã phát hiện đƣợc giới hạn bởi ràng buộc phạm vi thiết lập cho kiểm thử đơn vị. Kiểm thử đơn vị thƣờng hƣớng hộp trắng và các bƣớc có thể đƣợc thực hiện song song trên nhiều module. Các kiểm thử nhằm phát hiện các lỗi trong các phạm vi của module bao gồm:  Giao diện module.  Cấu trúc dữ liệu cục bộ.  Điều kiện biên.  Đƣờng dẫn độc lập.  Đƣờng dẫn xử lý lỗi. Kiểm thử đơn vị thƣờng đƣợc xem nhƣ một phần phụ cho bƣớc mã hóa sau khi mã nguồn phát triển, đƣợc duyệt lại và đƣợc kiểm tra đúng cú pháp, thì bắt đầu thiết kế các trƣờng hợp kiểm thử đơn vị. Kiểm thử đơn vị đƣợc đơn giản hóa khi module có sự liên kết cao đƣợc thiết kế. Khi chỉ một chức năng đƣợc gọi bởi một module, số các trƣờng hợp kiểm thử đƣợc giảm xuống và các lỗi có thể dự đoán và phát hiện sớm hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
9 Kiểm thử đơn vị thƣờng do lập trình viên thực hiện. Kiểm thử đơn vị đòi hỏi kiểm thử viên có kiến thức về thiết kế và code của chƣơng trình. Mục đích của kiểm thử đơn vị là đảm bảo thông tin đƣợc xử lý và xuất là chính xác, trong mối quan hệ với dữ liệu nhập và chức năng của đơn vị [3], [4].  Kiểm thử tích hợp Mục tiêu của kiểm thử tích hợp nhằm thực hiện các lỗi tƣơng tác giữa các đơn vị, tích hợp các đơn vị thành các hệ thống con vận hành tốt và cuối cùng hệ thống hoàn toàn sẵn sàng cho kiểm thử hệ thống. Trong quá trình tích hợp, có thể có khả năng không chỉ tích hợp các đơn vị đƣợc phát triển trong dự án phần mềm, mà còn tích hợp các đơn vị hoặc thành phần đƣợc cung cấp bởi các thƣ viện hay thậm chí là các thành phần đƣợc cung cấp bởi hệ điều hành. Kiểm thử tích hợp nên chỉ thực hiện với các đơn vị đã đƣợc thẩm định và đã đƣợc kiểm thử đơn vị thành công. Sự tƣơng tác và chức năng của đơn vị mới đƣợc tích hợp và tập các đơn vị đã đƣợc tích hợp trƣớc đó sẽ đƣợc kiểm thử. Hai chiến lƣợc kiểm thử tích hợp cơ bản thƣờng đƣợc áp dụng gồm:  Tích hợp từ trên xuống : thực hiện kiểm thử các module chính trƣớc, sau đó tích hợp thêm vào các module đƣợc gọi trực tiếp bởi các module vừa đƣợc kiểm thử.  Tích hợp từ dƣới lên: tích hợp các thành phần cơ sở cung cấp các dịch vụ chung nhƣ mạng, truy cập cơ sở dữ liệu, sau đó các thành phần chức năng đƣợc thêm vào. Trong thực tế, với rất nhiều hệ thống, chiến lƣợc tích hợp là sự pha trộn các phƣơng pháp trên [11].  Kiểm thử hệ thống Kiểm thử hệ thống có thể bắt đầu ngay sau khi kiểm thử tích hợp kết thúc. Mục tiêu của kiểm thử hệ thống là cần chỉ ra rằng phần mềm thực hiện đúng những gì mà ngƣời sử dụng mong đợi. Vì thế, ở giai đoạn này, kiểm thử đƣợc thực hiện dƣới góc nhìn của ngƣời sử dụng, nên chỉ sử dụng các kĩ thuật kiểm thử chức năng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn
10 Kiểm thử hệ thống không chỉ nhằm đánh giá chức năng của hệ thống mà còn đánh giá các tính chất về chất lƣợng khác, nhƣ khả năng sử dụng, khả năng tin cậy, hiệu năng hay tính bảo mật…Tùy theo mỗi loại phần mềm và yêu cầu của phần mềm, các loại kiểm thử hệ thống khác nhau đƣợc áp dụng: kiểm thử giao diện, kiểm thử hiệu năng, kiểm thử độ tin cậy, kiểm thử cấu hình, kiểm thử bảo mật… Kiểm thử hệ thống nên đƣợc thực hiện trong môi trƣờng nhƣ là môi trƣờng mà phần mềm sẽ hoạt động, vì đây là giai đoạn kiểm thử trƣớc khi chuyển giao phần mềm cho ngƣời sử dụng để thực hiện kiểm thử chấp nhận. Tuy nhiên điều này không phải lúc nào cũng thực hiện đƣợc, bởi vì chúng ta không thể có đƣợc môi trƣờng sử dụng thực đối với một số phần mềm nhƣ phần mềm điều khiển hay phần mềm giao dịch tài chính…Trong trƣờng hợp đó, thông thƣờng chúng ta cần phải mô phỏng môi trƣờng thực để thực hiện kiểm thử.  Kiểm thử hồi quy Quy trình phát triển phần mềm, mà trong đó bao gồm kiểm thử, không dừng lại một khi phần mềm đƣơc chuyển giao cho ngƣời sử dụng. Bởi vì phần mềm là một trong những loại sản phẩm thay đổi rất nhanh. Ngƣời sử dụng luôn có yêu cầu cải tiến phần mềm và bổ sung các chức năng mới hoặc sự không tƣơng thích của phần mềm đƣợc tìm thấy khi đƣa vào sử dụng. Nhƣ thế, sự chỉnh sửa phần mềm sau khi đƣa vào sử dụng là cần thiết. Bất kì sự sửa đổi nào cũng có thể dẫn đến các lỗi mới. Phần mềm nhất thiết phải đƣợc kiểm thử lại sau khi sửa đổi, giai đoạn này gọi là kiểm thử hồi quy. Sau khi phân tích sự ảnh hƣởng, chúng ta có thể thực hiện lại một số kiểm thử nhƣ kiểm thử đơn vị các thành phần bị sửa đổi, kiểm thử tích hợp có kích hoạt các thành phần bị sửa đổi, kiểm thử hệ thống có kích hoạt các chức năng bị sửa đổi… Nhƣ vậy, kiểm thử hồi quy có thể áp dụng ở kiểm thử đơn vị, kiểm thử tích hợp và kiểm thử hệ thống. Để dễ dàng kiểm thử hồi quy chúng ta nên lƣu trữ lại môi trƣờng kiểm thử, các trình điều khiển và các bộ dữ liệu thử…để tái sử dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn