Обзор методологий тестирования программного обеспечения

Достижение соответствия программных систем самым высоким стандартам надежности, функциональности и удовлетворенности пользователей - сложная задача. Именно здесь на помощь приходят методологии тестирования программного обеспечения, предлагающие понятные техники для проверки ПО.

Каждая методология тестирования - от структурированной Waterfall-модели до Agile-сферы - предлагает свой уникальный подход. И каждый подход может подойти разным проектам и командам разработки.

В этой статье, по мере продвижения по методологиям тестирования мы раскроем их особенности и соответствия различным требованиям проекта, динамике команды и временным ограничениям.

Если вы опытный специалист по обеспечению качества, стремящийся расширить свой кругозор, или любопытный энтузиаст в разработке программного обеспечения, желающий разгадать тайны методологий тестирования, эта статья станет вашим надежным путеводителем.

Что такое тестирование программного обеспечения?

Тестирование программного обеспечения - это комплексный процесс оценки программной системы или приложения. Главная цель этого процесса - убедиться в том, что ПО соответствует заданным требованиям, функционирует так, как задумано, и приносит желаемые результаты.

Выявление таких проблем, как функциональные ошибки, проблемы с производительностью, уязвимости в системе безопасности, сбои в пользовательском интерфейсе, а также проблемы совместимости на различных платформах или в различных средах - это стандарт тестирования программного обеспечения.

Преимущества тестирования программного обеспечения

Тестирование программного обеспечения дает множество преимуществ, которые способствуют общему успеху после релиза и качеству программных проектов. Вот некоторые из ключевых преимуществ:

• Обеспечение соответствия программного обеспечения требуемым стандартам и спецификациям.
• Выявление и устранение дефектов до выпуска программного обеспечения, что приводит к созданию продуктов более высокого качества.
• Обнаружение уязвимостей в системе безопасности, что помогает защитить конфиденциальные данные и предотвратить нарушения безопасности.
• Повышение доверия и удовлетворенности клиентов за счет предоставления продукта, который работает так, как предполагалось изначально.
• Реализация стратегий по устранению недостатков для минимизации их влияния после выпуска программы.
• Содействие проведению аудитов и сертификаций путем предоставления документальных доказательств тестирования.
• Обеспечение обратной связи с разработчиками, что приводит к улучшению кода и дизайна.
• Снижение вероятности возникновения проблем после выпуска продукта и необходимости в экстренных исправлениях или обновлениях.

Эффективное тестирование помогает выявлять и устранять проблемы на ранних этапах жизненного цикла разработки, что приводит к созданию более стабильного и успешного программного продукта. Именно это и делает тестирование программного обеспечения настолько важной частью процесса разработки.

Модели и методологии тестирования программного обеспечения

Существует несколько моделей и методологий тестирования программного обеспечения, каждая из которых обеспечивает структурированный подход к тестированию. Эти модели помогают эффективно планировать процесс проверки и проводить тестирование согласно четко определенным требованиям.

Модель Waterfall

Модель Waterfall - это последовательная модель процесса разработки программного обеспечения, которая следует линейному переходу от одной фазы к другой. В этой модели каждый этап должен быть завершен, прежде чем начнется следующий, при этом между этапами нет дублирования. Модель Waterfall часто используется в сочетании с формальной методологией разработки программного обеспечения, такой как Rational Unified Process (RUP).

Что касается тестирования по данной модели, то оно обычно выполняется последовательно и линейно, следуя этапам жизненного цикла разработки программного обеспечения (SDLC). То есть этап тестирования начнется только после того, как программа или приложение будет полностью разработано. Только тогда тестировщики проводят серию тестов для выявления уязвимостей и недоработок.

Такой модели легко следовать, также она часто позволяет ускорить цикл разработки благодаря структурированности.

Однако отсутствие гибкости и невозможность пропустить или изменить порядок шагов, а также невозможность адаптироваться к незапланированным итерациям может стать значительным недостатком модели для многих команд разработчиков.

Тестирование откладывается на более поздние этапы процесса, чем в других методах, что может привести к появлению большего количества ошибок.

Модель верификации и валидации

Модель верификации и валидации (V&V) - это методология тестирования продукта на качество, которая используется для проверки соответствия программного обеспечения требованиям пользователя. Данная модель считается усовершенствованной версией Waterfall. V&V - это двухэтапный процесс:

• Верификация - это процесс проверки соответствия программного обеспечения требованиям пользователя путем сравнения продукта с определенными данными и выявления любых несоответствий.
• Валидация - это процесс проверки соответствия программного обеспечения потребностям пользователя. В данном случае проводится тестирование в реальных условиях и выявляются любые проблемы.

Все практики и методологии тестирования применяются уже после завершение этапа кодирования, после чего осуществляется обратная связь для доработки ПО. Хотя ошибки могут выявлены на более ранней стадии, тяжело внести изменения в готовый продукт.

Agile методология

Методология Agile особое внимание уделяет итеративной разработке, совместной работе команды и обратной связи. Agile-проекты делятся на небольшие, ограниченные по времени циклы, называемые спринтами. Каждый спринт обычно длится от одной до четырех недель, в течение которого разрабатывается, тестируется и реализуется часть функций ПО.

Тестирование по методологии Agile проводится непрерывно в течение всего проекта. Тестировщики тесно сотрудничают с разработчиками, заинтересованными сторонами бизнеса и владельцами продуктов для уточнения требований, доработки пользовательских сценариев использования и определения критериев приемки. Тестировщики автоматизируют повторяющиеся и регрессионные тесты, чтобы обеспечить быструю обратную связь о стабильности системы и поддержать практику непрерывной интеграции.

Тестирование в модели Agile отличается гибкостью, адаптивностью и нацеленностью на сотрудничество. Это позволяет ускорить цикл обратной связи и выявить дефекты на ранней стадии. Тем не менее, такая методология тестирования может привести к увеличению сроков поставки готового программного обеспечения.

Экстремальное программирование (XP)

Экстремальное программирование (Extreme Programming, или XP) впитало в себя множество принципов гибкой модели разработки и может напоминать Agile. XP продвигает набор ценностей и практик для улучшения качества программного обеспечения на протяжении всего цикла разработки и быстрого реагирования на изменяющиеся требования.

Разработка, управляемая тестами (TDD) - это фундаментальная практика в XP. Она предполагает написание автоматизированных тестов до написания реального кода. Тестировщики тесно сотрудничают с разработчиками, чтобы определить тестовые случаи, уточнить требования и создать небольшие, целенаправленные тесты. Затем разработчики пишут код для прохождения этих тестов, гарантируя, что код соответствует ожидаемому функционированию.

Другой занимательной тестовой методологией в XP является парное программирование, когда два разработчика работают вместе над одним кодом. Один разработчик пишет код, а другой одновременно просматривает его и предлагает возможные улучшения. Такой совместный подход помогает в режиме реального времени проводить обзор и тестирование кода.

Тестирование в XP интегрировано в весь процесс разработки, при этом тестировщики активно участвуют в определении требований, разработке тестов, проверке пользовательских сценариев и обеспечении качества программного обеспечения. Однако постоянные изменения могут затруднить отслеживание и поддержку документации.

Модель Big Bang

Модель "большого взрыва" (Big Bang) - это подход к разработке программного обеспечения, при котором отсутствует структура и планирование. Это упрощенная и неформальная модель, которая может использоваться для небольших проектов или создания прототипов.

Модель "большого взрыва" обычно предполагает минимальное планирование и документирование. Нет определенного процесса, а деятельность по разработке часто носит разовый характер. Соответственно, все компоненты или модули программной системы разрабатываются независимо и одновременно.

Тестирование в модели Big Bang часто ограничено и комплексные методы тестирования, такие как модульное тестирование, интеграционное тестирование и системное тестирование, могут не соблюдаться должным образом из-за отсутствия структурированного процесса разработки. Конечно, такая модель не позволяет создавать большие и сложные проекты, а само тестирование ограничивается несколькими вариантами.

Несмотря на свои ограничения, модель Big Bang может быть полезна для быстрого создания прототипов или разработки пробных концепций. Она позволяет быстро исследовать идеи и функциональные возможности без необходимости обширного планирования.

Итеративная разработка

Итеративная модель предполагает разбиение процесса разработки на более мелкие итерации, где каждый цикл приводит к созданию рабочего компонента программного обеспечения.

Итеративная модель обеспечивает гибкость, сотрудничество между командами и непрерывное совершенствование на протяжении всего жизненного цикла разработки. Таким образом, каждая итерация состоит из сбора требований, разработки, тестирования и оценки, а затем планирования нового цикла.

Во время каждой итерации тестирование проводится параллельно с разработкой. Тестировщики выполняют тесты, где основное внимание уделяется функциональному тестированию. Специалисты по тестированию оценивают качество программного обеспечения, выявляют области, требующие улучшения, и предлагают усовершенствования для обеспечения лучшей функциональности и удобства использования.

Спиральная модель

Спиральная модель сочетает в себе элементы модели Waterfall и итеративной разработки. В ней особое внимание уделяется управлению рисками и итеративным усовершенствованиям, что делает ее подходящей для проектов с высоким уровнем неопределенности и изменчивыми требованиями. Спиральная модель использует циклический подход, проходя через серию итераций (спиралей), для совершенствования и улучшения программной системы.

Каждая спираль состоит из следующих этапов:

1. Определение целей, альтернативных решений и ограничений.
2. Анализ и оценка рисков.
3. Разработка и тестирование.
4. Планирование следующей итерации (спирали).

Соответственно, тестирование является неотъемлемой частью каждой спирали и проводится на протяжении всего процесса разработки. Такая гибкость и, одновременно, последовательность позволяет быстро выявлять и устранять недостатки в программном обеспечении. Каждый цикл тестирования - это возможность с каждой “стороны” улучшить продукт. Стоит также отметить, что подобная методология тестирования может привести к задержке релиза.

Поведенческая разработка (BDD)

В поведенческой разработке (Behavior Driven Development, или BDD) за основу берутся принципы разработки, управляемой тестами, и проектирования, управляемого доменами. Данная методология тестирования и разработки фокусируется на пользовательском опыте и позволяет командам быстро выявлять и решать проблемы, возникающие в процессе работы.

BDD поддерживает практику TDD, когда тесты пишутся до реализации кода. Разработчики пишут код итеративно, добиваясь того, чтобы он проходил соответствующие тесты и выполнял заданные модели поведения.

Тем временем, тестировщики тесно сотрудничают с разработчиками, чтобы убедиться, что автоматизированные тесты точно отражают желаемое поведение. Они также предоставляют отзывы о результатах тестов и предлагают улучшения в спецификациях поведения.

Сосредоточившись на поведении пользователей, команды, работающие по методологиях тестирования BDD, могут быстро выявлять и решать любые проблемы, возникающие в процессе разработки. В целом, использование поведенческой разработки - это эффективный способ убедиться, что программное обеспечение разрабатывается так, как этого ожидает клиент.

BDD может быть сложной методологией для понимания и внедрения, особенно для команд, только начинающих применять этот подход. Также повышенный уровень документации может замедлить процесс разработки.

Коробочное тестирование

Среди методологий тестирования программного обеспечения выделяются также тестирование "черного ящика", "белого ящика" и "серого ящика" с различными областями применения. Каждый из этих методов тестирования обладает уникальными преимуществами и подходит для различных сценариев тестирования.

Черное

Методология тестирования "черного ящика" также известно как поведенческое тестирование. Данный подход рассматривает программное обеспечение как "черный ящик" и фокусируется на тестировании функциональности программы без учета его внутренней структуры или деталей реализации.

При тестировании специалист подает входные данные в программное обеспечение и наблюдает за выходными данными, сравнивая их с ожидаемым поведением или требованиями. Эта методология тестирования часто используется для проверки пользовательского интерфейса, функциональных требований и общего поведения системы.

Белое

Тестирование "белого ящика", также известное как структурное тестирование или тестирование "стеклянного ящика", включает в себя проверку внутренней структуры и деталей реализации.

Тестировщик имеет доступ к исходному коду или внутреннему дизайну и использует эти данные для разработки тестовых примеров, направленных на определенные части кода или логики. Методология тестирования "белого ящика" позволяет убедиться, что код функционирует правильно, и выявить такие проблемы, как неправильная логика, некорректные структуры данных или неэффективные алгоритмы.

Серое

Методология тестирования "серого ящика" представляет собой комбинацию "белого ящика" и "черного ящика".

В данном случае тестировщик частично знает внутреннюю структуру программного обеспечения, но не так много, как при тестировании "белого ящика". Это позволяет тестировщику разрабатывать тестовые случаи, которые являются более целенаправленными и эффективными, чем при тестировании "черного ящика", но при этом учитывают некоторые детали реализации.

Тестирование методом "серого ящика" может быть полезно для тестирования сложных систем или компонентов, где полное знание внутренней структуры не требуется или не представляется возможным.

Тестирование с учетом рисков

Тестирование с учетом рисков (Risk-Based Testing, или RBT) - это методология тестирования программного обеспечения, которая определяет приоритетность работ по тестированию на основе выявленных рисков.

Данная техника включает в себя оценку и анализ потенциальных рисков, определение их влияния и вероятности, а также соответствующее распределение усилий по тестированию. Основная цель тестирования на основе рисков - обеспечить тщательное тестирование наиболее критичных областей программной системы, снизив общие риски проекта.

Тестирование с учетом рисков особенно полезно, когда ресурсы тестирования ограничены и существуют временные ограничения.

Мы рассмотрели наиболее интересные и распространенные модели разработки и тестирования программного обеспечения, но вы также можете найти и другие варианты, которые подходят для проектов различной сложности, определенных команд и даже типа разрабатываемого продукта.

Различные модели и методологии предлагают уникальные подходы к планированию, проектированию и выполнению тестов. Независимо от выбранной методологии тестирования, эффективное испытание программного обеспечения требует правильного планирования, четких требований, надежного проектирования тестовых примеров и точного отслеживания дефектов.

Для чего следует применять методологии тестирования?

Существует множество различных методологий тестирования, и выбор оптимальной методологии для конкретного проекта будет зависеть от конкретных потребностей проекта. Также они позволяют комплексно оценить программное обеспечение, выявляя недостатки в разных компонентах. Поэтому стоит выделять функциональные и нефункциональные методологии тестирования.

Функциональное тестирование

В большинстве методологий тестирования функциональная проверка включает в себя тестирование программного обеспечения на соответствие бизнес-требованиям. Главная цель функционального тестирования - проверить функции, возможности и взаимодействие программной системы с различными компонентами.

Оно включает в себя тестирование ввода и вывода данных, манипулирование данными, взаимодействие с пользователем и реакцию системы на различные сценарии и условия. Можно сказать, что методологии функционального тестирования касаются только проверки того, работает ли система так, как задумано.

Методология функционального тестирования обычно разбивается на четыре компонента - модульное, интеграционное, системное и приемочное тестирование.

Модульное тестирование

Юнит-тестирование, или модульное тестирование, является первым уровнем функционального тестирования и часто выполняется самими разработчиками.

Это процесс проверки отдельных компонентов программы, независимо от всей системы, на уровне кода на функциональность и правильность работы. Разработчики в среде, ориентированной на тестирование, обычно пишут и выполняют тесты до того, как программа или определенная функция будет передана команде тестирования.

Эффективное модульное тестирование требует высокого уровня покрытия кода, или процент кода во время тестирования. Высокий уровень покрытия повышает вероятность обнаружения ошибок и гарантирует, что тест кода проведен тщательно.

Интеграционное тестирование

Интеграционное тестирование подразумевает объединение отдельных частей кода, таких как модули или компоненты, которые были проверены на этапе модульного тестирования. Уже после проводится тестирование их как группы, чтобы убедиться, что они правильно функционируют вместе. Данная методология тестирования помогает выявить проблемы, связанные с взаимодействием и связью между различными компонентами программной системы.

Эти тесты часто строятся на основе пользовательских сценариев, таких как вход в приложение или открытие файлов. Интегрированные тесты могут проводиться как разработчиками, так и независимыми тестировщиками.

Существуют различные подходы к интеграционному тестированию:

• Нисходящий подход. Тестирование начинается с самого высокого уровня архитектуры и идет по направлению вниз.
• Восходящий подход. Проверку начинают с самого низкого уровня архитектуры программного обеспечения и продвигаются вверх.
• Многослойный подход. Этот подход сочетает в себе как нисходящий, так и восходящий подходы. Тестирование начинается как с самого высокого, так и с самого низкого уровня архитектуры программного обеспечения, а компоненты интегрируются и тестируются по принципу "сэндвича".

Применяя определенный подход можно убедиться в правильности функционирования всех групп модулей.

Системное тестирование

Системное тестирование включает в себя проверку всей программной системы в целом. Оно направлено на оценку общей функциональности программного обеспечения и фокусируется на тестировании системы с точки зрения конечного пользователя.

Системное тестирование напоминает методологию тестирования "черного ящика", используемый для оценки завершенной и интегрированной системы в целом на предмет ее соответствия заданным требованиям. Как правило, такой тест проводится отдельной командой тестировщиков, а не командой разработчиков, перед запуском продукта в эксплуатацию.

Тестирование системы может включать в себя использование инструментов и методов автоматизированного тестирования для эффективного выполнения большого количества тестовых сценариев.

Приемочное тестирование

Приемочное тестирование выполняется конечными пользователями или заказчиками для проверки соответствия программной системы их требованиям и ожиданиям. Это последний этап функционального тестирования, показывающий готовность продукта к сдаче.

Выделяют различные типы приемочного тестирования:

• Приемочное тестирование пользователя (User Acceptance Testing, или UAT). UAT проводится конечными пользователями для проверки программного обеспечения с позиции потребителя. Оно также известно как бета-тестирование.
• Операционное приемочное тестирование (Operational Acceptance Testing, или OAT). OAT проводится операционной группой для обеспечения соответствия программного обеспечения эксплуатационным требованиям, таким как масштабируемость, надежность и возможность технического обслуживания.
• Приемочные испытания по контракту (Contract Acceptance Testing, CAT). CAT проводится для проверки соответствия программного обеспечения требованиям, указанным в контракте или соглашении между поставщиком программного обеспечения и заказчиком.

Приемочное тестирование включает в себя серию тестов, которые проводятся как внутри компании-разработчика, так и за ее пределами, чтобы имитировать реальные сценарии и взаимодействие с пользователями. Например, это может быть команда QA или пользователи, допущенные к бета-тестированию.

Нефункциональное тестирование

Все, что не покрыло функциональное тестирование, осуществляется посредством методологий нефункционального тестирования. Такой подход необходим для оценки производительности, удобства, совместимости и надежности продукта.

Основой для этой методологии тестирования программного обеспечения служит спецификация требований к программному обеспечению (Software Requirements Specification, или SRS), которая позволяет командам контроля качества проверять соответствие системы требованиям пользователей. Это помогает снизить производственный риск, связанный с нефункциональными компонентами продукта.

Тестирование производительности

Тестирование производительности имеет решающее значение для обеспечения соответствия программной системы ожидаемым требованиям к производительности и способности выдерживать предполагаемую нагрузку. Оно помогает выявить узкие места в производительности, оптимизировать системные ресурсы и гарантировать, что система может эффективно масштабироваться для удовлетворения растущего спроса. Поэтому существуют различные типы тестирования производительности:

• Нагрузочное тестирование проверяет способность системы обрабатывать определенное количество пользователей или запросов.
• Стресс-тестирование оценивает поведение системы в условиях экстремальной нагрузки, превышающей ожидаемые пределы количества пользователей.
• Тестирование на выносливость позволяет определить способность системы поддерживать непрерывную работу в течение длительного периода времени.
• Тестирование масштабируемости проверяет способность системы увеличиваться или уменьшаться в ответ на изменения пользовательской нагрузки или системных ресурсов.

Тестирование производительности обычно выполняется с использованием специализированных инструментов и методологий тестирования. Эти инструменты могут моделировать поведение пользователей, генерировать нагрузку и собирать показатели производительности, такие как время отклика, пропускная способность и использование ресурсов.

Тестирование безопасности

Тестирование безопасности - это методология нефункционального тестирования программного обеспечения, применяемая для определения степени защиты данных в системе. Специалисты ставят своей целью найти лазейки и уязвимости в системе, которые могут привести к несанкционированному доступу к критически важным компонентам системы или потере данных.

Чаще всего программное обеспечение проверяют на целостность, конфиденциальность, аутентификацию, авторизацию, доступность и отказоустойчивость.

Тестирование удобства использования

При тестировании юзабилити оценивается простота использования и удобство работы с программным обеспечением. Оно включает в себя наблюдение за тем, как именно пользователи взаимодействуют с системой. В данном случае важно достигнуть таких результатов, чтобы программная система была удобной, интуитивно понятной и отвечала потребностям целевых пользователей.

Тестирование удобства использования помогает выявить следующие проблемы:

• Проблемы с навигацией.
• Непродуманный дизайн.
• Сложный или запутанный функционал.
• Плохая обработка ошибок.

Тестирование юзабилити обычно проводится с привлечением группы пользователей, которых просят выполнить определенные задачи в системе.

Тестирование совместимости

Тестирование на совместимость важно для обеспечения совместимости программной системы с различными устройствами и средами. Оно помогает выявить ошибки, характерные для конкретной платформы, проблемы совместимости с браузерами или характерные для конкретного устройства.

Тестирование совместимости может проводиться вручную или автоматически. Ручное тестирование совместимости предполагает установку и тестирование программного обеспечения на различных платформах и устройствах. Автоматизированное тестирование совместимости предполагает использование инструментов, позволяющих моделировать различные среды и конфигурации.

Как выбрать правильную модель тестирования

Выбор правильной методологии тестирования для проекта разработки программного обеспечения требует тщательного учета различных факторов. Вот несколько ключевых шагов, которые помогут вам выбрать подходящую методологию тестирования:

Выполнив эти действия, вы сможете принять обоснованное решение о выборе наиболее подходящей модели тестирования для вашего проекта по разработке программного обеспечения. Помните, что универсального подхода не существует, и выбор должен быть основан на полном понимании уникальных характеристик и требований вашего проекта.

Заключение

Методологии тестирования программного обеспечения служат незаменимыми инструментами в подготовке качественного продукта. Используя последовательные или более гибкие подходы, разработчики и тестировщики могут систематически выявлять и устранять дефекты.

Вариативность проектов привела к возникновению разных подходов к тестированию программного обеспечения. Несомненно, сегодня это дает разработчикам, тестировщикам и владельцам бизнеса принимать более взвешенное решение о модели разработки. Часто сравнение похожих проектов и их моделей помогает выбрать модель, которая лучше всего соответствует требованиям конкретного программного обеспечения.

В качестве заключающей нотки мы также напоминаем, что работа вашего программного обеспечения может сильно зависеть от серверов, на которых работают разработчики и тестеры. Если у вас в планах создание масштабного проекта, который нуждается в надежной платформе хостинга, то выделенный сервер - наиболее оптимальный вариант. Мы рекомендуем ответственно относиться к выбору хостиннга для вашего проекта.