第1-2讲基于模型的测试详解
基于模型的仿真测试流程
基于模型的仿真测试流程
基于模型的仿真测试是一种利用软件模型对系统行为进行预测和验证的方法，其流程大致如下：
1. 模型构建：根据系统设计或需求规格书创建数学模型或逻辑模型，描述系统各部分的功能和交互。
2. 模型校验与确认：对构建的模型进行理论验证和实验验证，确保模型准确反映真实系统特性。
3. 仿真环境配置：设定仿真参数，包括初始条件、边界条件、输入信号等，搭建虚拟仿真环境。
4. 执行仿真：运行模型，观察和记录系统在各种工况下的输出响应和内部状态变化。
5. 结果分析：对比仿真结果与预期性能指标，分析系统性能、鲁棒性、可靠性等特性，找出潜在问题或优化空间。
6. 模型优化与迭代：基于仿真结果反馈优化模型，循环执行以上步骤直至达到设计目标。
通过此流程，基于模型的仿真测试能有效降低实物原型测试的成本和风险，提升系统设计质量和效率。
基于模型的测试方法
基于模型的测试方法在软件开发过程中，测试是一个至关重要的环节。
为了确保软件的质量和稳定性，测试团队需要采用科学有效的方法进行测试。
基于模型的测试方法是一种被广泛应用的技术，它通过建立系统的抽象模型，对系统进行测试和验证。
本文将介绍基于模型的测试方法的基本概念和应用。
一、基于模型的测试方法概述基于模型的测试方法是一种基于系统模型进行测试的方法，它从系统的行为和结构特性入手，通过验证和测试模型来推断系统的行为和结构特性。
该方法主要包括以下步骤：1.模型建立：首先，测试团队需要建立系统的抽象模型。
模型可以采用不同的表示方法，如状态图、时序图、活动图等。
模型的建立需要充分理解系统的需求和功能，确保模型与实际系统的一致性。
2.测试用例生成：基于模型，测试团队可以生成一系列的测试用例。
测试用例应该覆盖系统的各种行为和结构特性，以确保系统的正确性和稳定性。
测试用例的生成可以使用各种技术，如路径覆盖、符号执行等。
3.测试执行：测试团队根据生成的测试用例对系统进行测试。
测试可以采用不同的方式，如人工测试、自动化测试等。
测试执行的过程中需要记录测试结果和问题，以便后续的分析和修复。
4.测试评估：测试团队对测试结果进行评估和分析。
评估可以包括测试覆盖率、错误检测率等指标。
通过评估，测试团队可以了解系统的健康状况，为后续的改进工作提供参考。
二、基于模型的测试方法的优势基于模型的测试方法相比传统的测试方法具有以下优势：1.提高测试效率：基于模型的测试方法可以充分利用模型的可视化特性，帮助测试团队更好地理解系统的行为和结构。
同时，模型可以用于自动生成测试用例，提高测试的效率。
2.增加测试的覆盖率：基于模型的测试方法能够生成全面的测试用例，从而覆盖系统的各种行为和结构特性。
通过增加测试的覆盖率，可以提高测试的全面性和准确性。
3.降低测试成本：基于模型的测试方法可以在早期发现问题，及早修复，从而降低修复的成本。
同时，模型的重复使用也可以减少测试的重复工作量，降低测试的成本。
基于模型的软件测试方法研究
基于模型的软件测试方法研究
近年来，随着软件工程理念的发展，软件测试方法也在不断演进。
传统的测试方法往往忽略了软件质量测试过程中的本质，而基于模型的软件测试(MBT)是解决这一问题的现代测试实践。
本文将简要介绍MBT的定义和特点，并从分析和构建测试视图的角度，深入研究MBT测试方法的机制、步骤、过程、工具和应用等内容。
本文首先介绍了MBT的研究背景，对MBT进行了定义和综述，并简要介绍了MBT的核心思想。
其次，本文深入研究了MBT测试方法的机制：首先，研究人员根据软件的需求定义和规约，利用适当的技术和工具，构建软件模型，以便用于测试软件的正确性、可维护性、可靠性和可用性等特性；其次，研究人员可以利用抽象的模型和适当的概念，构建测试视图，以便可视化模型的内部结构和关系，以及进行测试；第三，研究人员可以针对模型内部结构和关系，利用表示理解算法，发现软件内部存在的潜在错误，并利用正确性保证算法，进行自动化测试。
最后，本文探讨了MBT测试方法的工具和应用，以及将其与其它测试方法进行比较和总结。
综上所述，基于模型的软件测试方法正在日益受到软件测试工程师的重视。
MBT的特点主要体现在软件测试过程可视化、模型可复用、自动化测试、错误检测、正确性保证等多个方面。
本文从分析和构建视图的角度，深入研究了MBT测试方法的机制、步骤、过程、工具和应用，并与传统测试方法进行了比较和总结。
未来，MBT 将继续引领着软件测试过程，使软件测试更加可靠和有效。
基于模型的自动化测试工具的实现
基于模型的自动化测试工具的实现基于模型的自动化测试工具（Model-based Testing Tool）是一种用于测试软件系统的工具，通过对软件系统建立模型，自动生成测试用例并执行测试，以提高测试效率和测试覆盖率。
本文将介绍基于模型的自动化测试工具的实现过程，包括模型建立、测试用例生成和执行三个主要步骤。
首先，构建软件系统模型是基于模型的自动化测试的关键步骤。
模型是对软件系统的抽象描述，通过对系统关键状态和行为建模，可以帮助理解系统功能和结构，并据此生成测试用例。
模型建立可以使用不同的建模语言和工具，如UML（统一建模语言）、BPMN（业务流程建模和标记语言）等。
根据系统的特点和需求，选择合适的建模语言和工具进行模型构建。
其次，基于模型的自动化测试的核心是测试用例生成。
模型可以为自动生成测试用例提供基础，通过对模型进行逆向分析、系统覆盖分析和路径选择等技术，生成全面且有效的测试用例。
测试用例生成可以使用各种技术和算法，如符号执行、模型检测、遗传算法等。
其中，符号执行是一种常用的测试用例生成技术，它通过对程序路径的符号化计算，自动创建各种输入数据并执行程序，以发现潜在的错误和漏洞。
最后，基于模型的自动化测试还需要执行生成的测试用例，并收集和分析测试结果。
测试用例执行可以使用自动化测试工具完成，通过模拟用户的操作和输入，执行测试用例并记录系统的响应和输出。
在测试用例执行过程中，可以使用断言（assertion）来验证系统的实际行为是否符合预期。
测试结果的收集和分析可以使用各种技术和工具，如测试报告生成工具、测试结果可视化工具等。
这些工具可以帮助开发人员和测试人员更好地理解系统的测试覆盖和测试效果，及时发现和修复问题。
综上所述，基于模型的自动化测试工具的实现主要包括模型建立、测试用例生成和执行三个步骤。
模型建立通过对系统建立抽象描述，帮助理解系统结构和功能；测试用例生成通过对模型进行逆向分析和路径选择，自动生成全面且有效的测试用例；测试用例执行通过模拟用户操作和输入，验证系统的实际行为是否符合预期；同时，测试结果的收集和分析可以帮助开发人员和测试人员更好地理解系统的测试覆盖和测试效果。
基于模型的自动化测试探索
２１ ０ １年 １ １月
计 算机 应 用与软 件
Ｃｏ ｕ ｅ ｍｐ ｔ ｒＡｐｐ ｉａｉ ｎ ｎ ｏｔ ｒ ｌ ｔｏ ｓａ ｄ Ｓ ｆ ｃ ｗａｅ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １ １２ ． １
ＮＯ Ｖ．２０１ ｌ
基 于 模 型 的 自动 化 测 试 探 索
分的完整测试 。用统一 的模 型和模 板生成用 例和脚本 ， 以保 可
障生成 的 自动化用例是 符合要求 、 符合规 范的 ， 免手工复制 、 避 修改脚本 带来 的一些错误 。
３ １ 测试 设计 自动化 ．
整个测试 过程 中 ， 测试设计是一个非常重要的环节 ， 的测 好
试设计可 以使 用更 少的测试用例 达到更 多测试覆 盖 ， 现更多 发
・ 自动化滞后
・ 应对 变化 困难
１３ 是什 么让 测试 难 以走 向前端 ．
方案和用例编写时更能发现问题 。测试 、 开发 、 系统的文档
实际上是互相印证 、 相检验 的。方案 和用例编写 实际 上是用 互
在整个 链条 中 ， 自动化 是最 后实 现的 ， 这
引起变化的原因是多种多样 的 ， 求和 需
是重复应用到不同测试设计过程中。我们 不仅 没有 为团队总结
可 以继 承 的 东 西 ， 至 自 己能 继 承 的也 很 少 。没 有 继 承 就 无 法 甚 深入。
条很 长 ， 全部通过 文档传递 ， 而且 交付件 不集 中， 需要人工 保障 交付件 之间的一 致性 ， 存在工作量上 的重复和浪费 。
李梦静 ： 于模型的 自动化测试探 索 基
２５ ３
测试人 员根本没时间 和耐 心把几 个文 档都仔 细 的 、 照着看 一 对
基于模型自动生成测试用例工具使用手册
AutoTCG使用手册1.概述自动化测试通过机器执行事先准备好的测试脚本进行，提升了软件测试效率。
然而，测试脚本存在着编写专业性强、调试工作量大、维护成本高、难以复用等困难，成为自动化测试技术的难以广泛使用的主要技术瓶颈。
AutoTCG使用了模型驱动的测试脚本生成方法。
首先，使用遵循BPMN2.0规范的方法对被测系统业务流程进行可视化建模，获得模型化的测试需求；然后，采用路径深度覆盖算法生成测试路径，根据路径上的约束条件生成测试输入参数；最后，通过自定义的测试动作原语将测试路径和输入参数转化为可在自动化测试平台上自动执行的测试脚本。
AutoTCG采用先进的数学算法，可实现全面科学的测试覆盖；适用于嵌入式软件测试、web应用测试、移动app测试、桌面软件测试等多种自动化测试场景。
2.文件夹显示和操作打开AutoTCG网址，进入“我的文件夹”，可以查看我的模型文件夹内容。
“我的文件夹”中有四个主文件夹：我的文件、最近修改、我的收藏、回收站。
如图1所示。
图1文件夹界面2.1 我的文件以列表形式显示显示我创建的文件，包含子文件夹和模型文件。
列表内容包括了文件名、创建时间、最后修改时间、包含模型数（对子文件夹有效）、生成用例数、操作。
如图2所示。
图 2 我的文件子文件夹的操作有：重命名、移动/复制、移到回收站。
模型文件的操作有：重命名、移动/复制、移到回收站、收藏、发布到公共模型库。
点击子文件夹名称可以进入子文件夹。
显示方式同“我的文件”。
点击模型文件名称，可以进入模型文件编辑界面。
子文件夹界面上方显示路径。
点击路径上的任意名称可以进入该文件夹。
2.2 最近修改以列表形式显示最近修改的模型文件，按照修改时间进行排序，最近修改的模型排在最前面。
列表内容包括了文件名、创建时间、最后修改时间、生成用例数、操作。
如图3所示。
图 3 最近修改模型文件的操作有：重命名、移动/复制、移到回收站、收藏、发布到公共模型库。
模型测试方法
模型测试方法
模型测试方法
一、模型测试的定义
模型测试（Model Testing），又称为建模测试或系统建模测试，是一种针对软件系统模型进行验证和验证的测试活动，是软件开发生命周期中的一项重要测试活动。
它也是一种用于描述软件系统行为的实验室实验，在软件开发过程中，通过模型测试来评估系统模型的质量，是质量管理过程中必不可少的一部分。
二、模型测试的目的
模型测试的目的是使用技术手段验证和验证系统模型的质量，以确保系统模型能够按照设计者的要求和用户的需求满足软件系统的
运行要求。
三、模型测试的方法
1. 程序检查：程序检查是一种基础的模型测试方法，可以根据设计的模型描述，对设计过程中的模型进行代码检查，验证设计的模型是否符合设计要求。
2. 风险模拟：风险模拟是一种仿真模型测试方法，可以通过模拟实际情况的环境，在模拟的环境中，测试模型的行为是否符合预期，以验证模型的可靠性。
3. 仿真验证：仿真验证是一种功能性模型测试方法，可以利用仿真技术，通过验证模型的功能、性能和可靠性，来评估系统模型的效果。
4. 性能测试：性能测试是一种实际模型测试方法，可以通过测
量模型在现实环境中的性能，来检验模型的可靠性、可行性和正确性。
四、模型测试的注意事项
1. 需要根据系统的结构、功能和执行环境来确定模型测试的策
略和方法；
2. 在模型测试过程中应该结合用例测试来验证模型的准确性；
3. 模型测试中同时应该进行性能测试，以便确定模型的可靠性；
4. 模型测试中需要涵盖什么可以根据系统的设计文档进行确定。
模型的测试
模型的自动化测试对一个模型自动测试，检验模型的正确性现在已经有一个模型了，我想对它进行模型的自动测试，即不需要手动操作，只需编写一个文件来自动检测模型功能是否正确，测试用例已经定义好了，输出期望结果也知道了，如何编写一个M文件来检测，最后输出一个HTML格式的报告。
不知哪位有什么想法的不惜赐教一下，谢谢！专家解答：可以的。
将模型的输入输出接口使用M语言进行对接，将多个不同的测试输入向量输入模型，分别得到不同的输出与你已经有的输出做对比。
测试一定要自动化，否则太耗体力了。
其实，在基于模型的设计这种开发模式里，你可以这么想：代码都可以自动生成出来，其他环节，能自动化进行的，就一定要让它自动化实现。
版主，现在我们都已经知道可以用手写m文件来实现自动化测试，只是都不知道该从哪里开始，版主有推荐的例子或者书籍吗？答：目前没有这方面的书籍。
用sim(model_name,time), 将你的test case编辑成simin 即可模型覆盖率的解释专家解读：覆盖率是一个用于评价测试是否完善的指标。
在你进行模型测试的时候，可以通过工具（比如MATLAB里面的Simulink Verification & Validation）记录你测试的覆盖率，然后你可以根据记录下的这个覆盖率的数值评价你的测试是否完善，以决定是否需要继续追加测试用例。
模型和测试用例之间的关系，还要解释吗？测试用例是用来测试模型的。
通常我们讲的测试包括功能性和结构性测试两种，那么覆盖率就是结构性测试所要考核的指标。
具体讲，模型覆盖率是针对simulink模型而言的，它与代码覆盖率并不一定完全一致，但是在生成代码之前验证模型的一项重要措施。
常用的覆盖率包括condition，decision和MCDC，具体做那一个级别，需要根据你的系统的安全级别来决定。
非常感谢您的解释，那我现在的理解是这样的，不知道对不对：覆盖率的测试，首先要Design Verifier-Generate Tests 来验证我的模型是否在结构上能否达到100%的覆盖率；其次，再根据自己的需求，自己构建测试用例，再验证这个模型，这一步的验证目的不太清楚，只是验证测试用例是否完善吗？不会考虑是不是模型有问题，因为通过第一步的验证已经确认在结构上能达到100%的覆盖率？请您指教，多谢！你的理解还是有些问题。
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设计 27%
软件产品说明 书（需求） 56%
软件缺陷分布
测试的发展
面向评估（Evaluation）阶段
集成分析(Analysis)、评审(review)和测试活动，软件 生命周期的每个阶段对应相应的活动和产品集
面向预防(Prevention)阶段
测试与开发并行，包括：
测试计划 测试分析（建立测试需求或目标） 测试设计（指明测试集的结构、单个测试用例和过程） 测试实现（开发测试数据、测试支持软件）
软件测试概述
Why
What
How
基于模型的测试
基于覆盖的测试
一致性测试
Why
测试是保证软件质量和可信性的主要手段之一
是否符合用户功能、性能需求 软件产品交付前尽可能发现错误
测试的代价非常高
占开发成本的30%-50%或更高
不测试代价更高
Why
The top 10 IT disasters
测试执行（运行测试、分析测试结果）
测试维护（保存测试，在软件变化时更新测试）
什么是软件测试
Myers
(1979)
执行程序的过程，其目的是发现错误
IEEE标准610.12
(IEEE, 1990)
① 在特定的条件下运行系统或构件，观察或记 录结果，对系统的某个方面做出评价 ② 分析某个软件项以发现现存的和要求的条件 之差别（即错误）并评价此软件项的特性
测试的发展
面向调试阶段
调试（debugging）、检查(checkout)、测试 (testing)无明显差别
面向求真（Demonstration）阶段
测试从调试中分离，成为生命周期中极为关键的环节 调试： Make sure the program runs 测试： Make sure the program solves the problem
测试的发展
面向证伪（Destruction）阶段
Myers定义测试是为发现错误而执行程序的过程
测试的发展
60％以上的软件错误并非程序错误，
而是需求和设计错误
错误理解用户需求会导致开发完美优良
的，但却是不正确的产品
需求和设计阶段的质量保证非常重要
测试的发展
其他 10%
编写代码 7%
How
测试原理 测试过程 测试技术
测试原理
几个关键问题
谁来测试
何时测试
何时停止测试
怎样进行测试
测试原理
测试应可追溯到需求
尽早、及时测试（何时开始？）
测试计划先于测试执行 80%的错误很可能由20%的模块造成
小规模大规模
一般来讲，完全测试不可能 充分覆盖程序逻辑/图结构是可行的（何时停止？）
Why
海湾战争
美国F-18战斗机飞行控制软件共发生500多次故障
爱国者导弹因为软件问题误伤了28名美军士兵
What
测试的发展 什么是软件测试 软件缺陷
测试的发展
参考：
Gelperin D, Hetzel B. The growth of software testing. Communications of the Association of Computing Machinery,1988,31(6):687–695
软件缺陷
未达到产品说明书中标明的功能 未达到产品说明书未指出但应当达到的目标 出现了产品说明书中指明不应出现的功能
难以理解、不易使用
软件缺陷
软件缺陷的特征
看不到
—软件的特殊性决定了缺陷不易看到
看到但抓不到
—发现了缺陷，但不易找到问题发生的原因
软件缺陷
相关术语
软件故障（Fault） 软件中的一个静态缺陷 软件错误（Error） 不正确的内部状态，某个故障的体现 软件失效（Failure） 外部的、不正确的行为
由独立第三方测试 （谁？）
保存测试相关文档，以便维护和回归测试
测试原理
100 80 60 40 20
0
编制说明书 设计阶段
编写代码
测试
发布
软件缺陷在不同阶段发现时修复的费用
测试过程模型
V模型
把测试过程作为编码之后的一个阶段 需求分析阶段隐藏的问题一直到验收测试才被发现 不能体现“尽早地和不断地进行软件测试”的原则
Why
2004年12月20日，美空军的一架F22猛禽战斗机因软件问题在起飞过 程中失控坠毁
1996年6月4日阿丽亚娜5号火箭 在发射40秒后爆炸 原因：惯性参考系统软件的数据 转换异常 170万行代码
Why
2005年11月1日，东京证 券交易所因为软件升级出 现系统故障，导致早间股 市“停摆”
2007年北京机场信息系统瘫痪。 短短50分钟测试
运行程序，分析程序的执行状态和外部表现 白盒测试、黑盒测试及灰盒测试等
用户需求 需求分析 概要设计 详细设计 编码 验收测试 系统测试 集成测试 单元测试
测试模型
W模型
软件测试技术
白盒测试和黑盒测试（另一种：灰盒测试） 静态测试和动态测试（验证测试和确认测试） 传统测试和面向对象测试 基于代码的测试和基于模型的测试
软件测试技术
白盒测试
根据程序的结构和内部逻辑设计用例
控制流覆盖：语句、判定、条件、判定/条件、条件组 合、基本路径测试、条件测试等等 数据流覆盖：全定义、全使用、全定义使用等等
黑盒测试
根据系统的功能性规格说明设计测试用例
等价划分、边界值分析、因果图测试、错误推测、组 合测试等
软件测试技术
静态测试
又称静态分析技术 人工或利用工具对程序和文档进行分析与检查 走查、审查、符号执行等
1983年，前苏联导弹预警软件故障差点导致WW-III
1990年，AT&T网络瘫痪导致美国7500万用户受影响
1996年，阿丽亚娜5号火箭爆炸。 64-bit 16-bit 2006年，空客A380因软件不兼容问题导致拖延交货。英制公制 1998年，美国火星气候探测器因导航系统单位不同被毁 2004年，EDS CS2计算机给纳税人带来10亿英镑损失。 1999/2000年，千年虫问题 2006年，索尼电池引发的一系列笔记本爆炸事 1999年，西门子计算机故障引发50万英居民新护照延迟 2007年，软件故障导致1.7万旅客滞留LA国际机场8小时。