软件可靠性:黑盒测试技术精读

黑盒测试又称为功能测试或数据驱动测试，相对于白盒测试，黑盒测试是把被测对象看作一个黑盒子，无须关注内部软件逻辑和实现原理，仅测试产品的功能。黑盒测试并不是白盒测试的替代品，两者测试方法互补，可以发现白盒测试不能发现的缺陷。采用黑盒技术设计测试用例的方法有边界值分析法、等价类测试法、错误推测法、因果图法、决策表法、场景法和正交试验法等。

1、依据的标准：

GB/T 38634.1-2020 系统与软件工程 软件测试 第1部分：概念和定义

GB/T 38634.2-2020 系统与软件工程 软件测试 第2部分：测试过程

GB/T 38634.3-2020 系统与软件工程 软件测试 第3部分：测试文档

GB/T 38634.4-2020 系统与软件工程软件测试 第4部分：测试技术

2、适用场景：

1. 在软件开发的早期阶段进行测试，为后续开发提供参考。
2. 用于测试用户需求是否满足软件功能。
3. 用于测试软件的兼容性、易用性、安全性等方面。

3、黑盒测试方法解读

(1)边界值分析法:

边界值测试的是程序接口/界面输入量的边界，保证输人数据的有效性，需要依据边界来准备测试用例。其基本原理是程序的错误或缺陷可能出现在输入变量的极限值附近。测试用例中变量的取值区间可取最小值、略高于最小值、正值、略低于最大值和最大值5个值。

(2)等价类测试法:

等价类测试法是边界值测试法的提升进行边界值分析法时，很容易出现测试用例存在大量冗余，或测试用例本身的漏洞，多数原因是没有考虑到同一个变量的多区间或多意性，也没有考虑到不同变量之间的依赖关系。因此等价类测试法需要保证测试用例具有一定的完备性，同时要避免用例的冗余而带来的工作量增加。

等价类测试法的设计原则是:把全部输入数据或输出数据合理地划分为若干等价类，在每一个等价类中取一个数据作为测试的输入条件或输出条件，就可以用少量代表性的测试数据取得较好的测试结果。等价类可划分为有效等价类和无效等价类两种类别。有效等价类是指对于程序的规格说明是合理的、有意义的输入数据或输出数据构成的集合，利用有效等价类可以检验程序是否实现了规格说明书中所规定的功能和性能。无效等价类与有效等价类的定义恰巧相反。设计测试用例时，要同时考虑这两种等价类因为软件不仅要能接收合理的数据，也要能经受无效输入的考验，这样的测试才能确保软件具有更高的可靠性。

(3)错误推测法:

错误推测法就是利用测试人员多年的经验和直觉推测程序中可能出现的错误和缺陷来设计测试用例。错误推测法本身不是一种测试技术，而是一种经验的总结，如设计一些非法、错误、不正确和垃圾数据进行输人测试是具有一定意义的。

(4)因果图法:

在边界分析法和等价类划分法中，虽然考虑了数据的边界性和同类性，但是未考虑输人条件之间的关系和相互组合，这会导致测试数据用例相对单薄，使用因果图法能够从逻辑组合的角度来对待软件测试，特点:①考虑了输人条件之间的组合关系;②考虑了输出条件对输入条件的因果关系;③发现错误和缺陷效率更高;④能检查出需求文档中的缺陷或漏洞；⑤因果图法的产物是判定表，可用于检查程序输入条件的各种组合情况。(5)决策表法:在所有功能性测试方法中，基于决策表的测试方法是最严格的，因为决策表具有逻辑严格性。在实际测试中因果图法和决策表法是两种密切关联的方法，与其他黑盒测试方法相比，这两种方法的测试用例设计过程比较麻烦。

(6)场景法:

智能电表的软件几乎都是用事件触发来控制流程的，而同一事件不同的触发顺序和处理结果就形成了事件流。这种在软件设计方面的思想也可引入到软件测试中，可以比较生动地描绘出事件触发时的情景，有利于验证测试用例，同时使测试用例更容易被理解和执行。在使用场景法测试一个软件，测试流程按一定的事件流正确地实现某个软件的功能时，这个流程称为该软件的基本流;而凡是出现故障、缺陷或例外的流程，称为备选流备选流可以源于基本流，或是由备选流中引出的。

(7)正交试验法:

在利用决策表或因果图来设计测试用例时输入条件的原因与输出结果之间的因果关系有时很难从需求文档中得到，也可能由于因果关系非常庞大，导致了测试用例巨大，给测试工作带来了沉重负担，正交实验法可以有效合理地减少测试耗费的工作量，在保证充分性的同时，提升测试效率。确定正交实验法测试用例的基本步骤:①提取功能说明，构造测试因子，画出正交状态表;②对每个因子进行加权分析，确定每个因子出现的频率;③利用正交表构造测试数据集。

对于智能电表软件的各种测试方法，可以遵循以下原则：

(1)首先考虑等价类划分。

(2)在任何情况下都必须使用边界值分析法。

(3)可以用错误推测法追加一些测试用例作为补充。

(4)如果软件的功能说明中含有输入条件组合的情况，也就依靠测试工程师的智慧和经验。

对于智能电表和采集终端软件，黑盒测试方法是一个能够寻找软件漏洞的非常好的方法，但也存在一定的临时局限性，比如测试工具的有效性和效率问题，须要不断地丰富测试场景、测试用例、测试工具的鲁棒性。因此测试方法不是万能的，不能够解决所有的问题，比如软件漏洞、不完整性导致的问题。