黑盒测试和白盒测试

黑盒测试

• 定义
  • 黑盒测试将软件系统看作一个不透明的黑盒子，测试人员完全不考虑软件内部的逻辑结构和代码实现细节，仅依据软件的功能需求规格说明书，通过输入数据和观察输出结果来验证软件功能是否正确实现。
• 测试用例设计方法
  • 等价类划分：把程序的输入域划分成若干个数据类，从每个类中选取少数代表性数据作为测试用例。例如，若输入值为整数且范围是1到100，可划分为有效等价类（1到100之间的整数）和无效等价类（小于1的整数、大于100的整数、非整数等），然后从这些等价类中选取典型值进行测试。
  • 边界值分析：重点关注输入或输出的边界值，因为在边界处软件更容易出现错误。比如，对于输入值范围为1到100的整数，除了测试边界值1和100外，还需测试临近边界的值，如0、2、99、101等，以检查软件在边界情况下的处理是否正确。
  • 决策表法：当软件的逻辑功能由多个条件和多个动作组合而成时，可使用决策表来描述各种条件组合与对应动作的关系，然后根据决策表设计测试用例。例如，一个根据用户权限和文件类型来决定文件操作的系统，可通过决策表列出所有可能的权限与文件类型组合及相应的操作，再据此设计测试用例。
  • 状态转换图法：用于测试具有多种状态且状态之间可相互转换的软件系统，通过绘制状态转换图来描述系统的所有状态及状态转换条件，然后根据状态转换图设计测试用例，确保系统在各种状态转换下的功能正常。
• 优点
  • 对用户角度的模拟性强：从用户的实际使用场景出发，重点关注软件的功能是否满足用户需求，能直接发现软件在功能方面存在的问题，与用户的体验和期望紧密结合。
  • 测试相对独立：不需要了解软件的内部实现细节，测试人员可以在不依赖开发人员的情况下独立进行测试设计和执行，有利于提高测试的客观性和公正性。
  • 适用于多种系统：无论是简单的小型应用程序还是复杂的大型软件系统，都可以采用黑盒测试方法，具有广泛的适用性。
• 缺点
  • 测试覆盖不全面：由于不考虑软件内部结构，可能会遗漏一些隐藏在代码深处的逻辑错误和缺陷，无法保证对软件的所有逻辑路径都进行了测试，测试的全面性存在一定局限。
  • 难以发现深层次问题：对于软件内部的性能问题、算法错误、代码逻辑错误等深层次问题，仅通过外部功能测试很难发现，需要结合其他测试方法才能更全面地检测软件质量。
• 适用场景
  • 功能测试阶段：主要用于软件的功能验证，在软件的各个功能模块开发完成后，通过黑盒测试来检查功能是否符合需求规格说明书的要求，确保软件的各项功能都能正常运行。
  • 用户界面测试：用于测试软件的用户界面是否友好、操作是否方便、界面元素是否符合用户的使用习惯等，从用户体验的角度对软件的界面进行评估和优化。
  • 系统集成测试：在多个软件模块或子系统集成后，采用黑盒测试方法来验证整个系统的功能是否完整、各模块之间的接口是否正确交互和协同工作。

白盒测试

• 定义
  • 白盒测试则是把软件系统看作一个透明的白盒子，测试人员需要深入了解软件的内部逻辑结构、代码实现细节，包括程序的控制流、数据流、算法等，通过分析程序的源代码来设计测试用例，以检查程序的逻辑路径、语句、条件等是否正确执行。
• 测试用例设计方法
  • 语句覆盖：要求设计的测试用例能够使得程序中的每一条可执行语句至少被执行一次。例如，对于一个简单的C语言函数，包含了多条赋值语句和条件判断语句，通过设计合适的输入数据，确保函数中的每一条语句都能在测试过程中被执行到，以检查语句是否存在错误。
  • 判定覆盖：也称为分支覆盖，设计的测试用例要能够使程序中的每个判定条件的所有可能结果至少出现一次，即每个分支都至少被执行一次。比如在一个包含多个if-else语句的程序段中，要确保通过测试用例能够使每个if-else分支都得到执行，从而检查程序在不同分支情况下的处理是否正确。
  • 条件覆盖：使程序中每个判定条件中的每个条件的所有可能结果至少出现一次。对于一个复杂的逻辑表达式，如 (a > 10) && (b < 20)，要通过测试用例使a > 10和a <= 10、b < 20和b >= 20等各种条件组合都能被测试到，以检查条件判断是否准确。
  • 路径覆盖：设计的测试用例要能够覆盖程序中所有可能的执行路径。对于一个具有多个分支和循环的程序，要尽可能找出所有可能的执行路径，并设计相应的测试用例，以全面检查程序的逻辑正确性。
• 优点
  • 深入检测代码：能够深入到软件的内部结构，发现代码中的逻辑错误、语法错误、算法错误等深层次问题，对代码的质量进行全面细致的检测。
  • 提高代码覆盖率：通过各种覆盖标准，可以有针对性地设计测试用例，尽可能提高对代码的覆盖程度，从而增加发现隐藏在代码深处的缺陷的概率。
  • 有助于代码优化：在测试过程中，测试人员对软件的内部逻辑和代码实现有了深入了解，能够为开发人员提供有关代码质量、性能优化等方面的建议，有助于改进和优化代码。
• 缺点
  • 依赖源代码：需要测试人员具备较高的编程技能和对编程语言的深入理解，并且必须能够获取软件的源代码，对于一些无法获取源代码的软件系统，如商业软件的黑盒版本，无法实施白盒测试。
  • 测试成本高：由于需要对软件的内部逻辑进行详细分析和设计大量的测试用例，以达到较高的代码覆盖率，因此白盒测试的工作量较大，时间成本和人力成本相对较高。
  • 忽略用户体验：主要关注软件的内部代码实现，而较少从用户的角度考虑软件的功能和使用体验，可能会导致在功能和用户界面等方面的问题被忽视。
• 适用场景
  • 单元测试阶段：在软件开发的单元测试阶段，白盒测试是主要的测试方法，用于对各个独立的软件单元，如函数、类、模块等进行详细的测试，检查其内部逻辑的正确性和代码的质量。
  • 代码审查辅助：可以作为代码审查的一种辅助手段，帮助审查人员更深入地了解代码的逻辑结构和执行路径，发现代码中的潜在问题和风险，提高代码审查的效果和效率。
  • 特定算法和逻辑模块测试：对于一些对算法正确性和逻辑严密性要求较高的软件模块，如数学计算库、数据加密模块等，白盒测试能够有效地验证其内部算法和逻辑的准确性，确保这些关键模块的质量。