Tìm hiểu và xây dựng ca kiểm thử phần mềm ứng dụng ontology

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI CAM ĐOAN .7 LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 11 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG ONTOLOGY TRONG CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM VÀ KIỂM THỬ PHẦN MỀM 11 Vai trò ontology công nghệ phần mềm 11 Phân loại ontology quy trình phát triển phần mềm 13 Mô hình kiểm thử phần mềm dựa ontology 17 3.1 Giới thiệu mô hình áp dụng ontology 17 3.1.1 Mô hình liệu mô hệ thống 17 3.1.2 Sinh kiểm thử 19 3.2 Đánh giá phương pháp sinh ca kiểm thử dựa ontology 20 Mô hình ontology kiểm thử phần mềm 22 4.1 Khái niệm 22 4.2 Khái niệm phức hợp 27 CHƯƠNG 29 CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ONTOLOGY TRONG VIỆC SINH CA KIỂM THỬ 29 1 Phương pháp sinh ca kiểm thử dựa ontology 29 1.1 Phương pháp sinh ca kiểm thử cho hệ thống cố định 29 1.1.1 Qui trình thực 30 1.1.2 Các giai đoạn sinh ca kiểm thử thông qua ví dụ 32 1.1.3 Kết luận 35 1.2 Phương pháp sinh ca kiểm thử cho hệ thống đa tác tử 37 1.2.1 Hệ thống kiểm thử tích hợp ontology tương tác tử 38 1.2.2 Sinh ca kiểm thử dựa ontology 40 1.2.2.1.Ontology tương tác t 40 1.2.2.2.Ontology chuyên sâu s ự liên kết ontology 42 1.2.2.3.Qui trình thực 42 1.2.3.Kết luận 45 1.3 Đánh giá 46 Phương pháp xây dựng ontology kiểm thử bán tự động 46 2.1 Tổng quan 46 2.2 Các bước thực 48 2.2.1 Liệt kê khái niệm quan trọng lĩnh vực 48 2.2.2 Tạo đồ thị khía cạnh 52 2.3 Kết 55 CHƯƠNG 58 XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ MINH HOẠ CA KIỂM THỬ PHẦN MỀM 58 Qui trình xây dựng ontology 58 2 Thiết kế kiến trúc phân tầng quan hệ ontology 61 2.1 Khái niệm tổng quát 61 2.2 Khái niệm 62 2.3 Khái niệm liệu kiểm thử 62 2.4 Khái niệm kỹ thuật kiểm thử 64 2.5 Khái niệm tổng hợp 66 2.6 Một số quan hệ cụ thể ontology 66 Xây dựng ontology Protege 71 3.1 Danh sách lớp 71 3.1.1 Các lớp tổng quan 71 3.1.2 Các lớp khái niệm kiểm thử 72 3.1.3 Các khái niệm liệu kiểm thử 73 3.1.4 Các khái niệm kết hợp 76 3.1.5 Các khái niệm kỹ thuật kiểm thử phần mềm 76 3.2 Danh sách thuộc tính kiểu đối tượng 77 3.3 Danh sách thuộc tính kiểu nguyên thủy 79 Tạo thể cho ontology 80 Minh hoạ ca kiểm thử phần mềm 85 5.1 Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử chức cụ thể 85 5.2 Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử phát sinh lỗi 87 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 90 1.Kết luận 90 2.Hướng phát triển 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Vai trò Ontology Công Nghệ Phần Mềm 14 Hình Mô hình hệ thống SAW 18 Hình Mô hình quy trình xử lý pha 20 Hình Hình minh hoạ chi phí trình mô tả ca kiểm thử 21 Hình Hình minh hoạ chi phí việc thêm lượng lớn tham số 21 Hình Các khái niệm kiểm thử phần mềm 23 Hình Các khái niệm liên quan đến Tester 23 Hình Ngữ Cảnh kiểm thử 24 Hình Các hoạt động kiểm thử 25 Hình 10 Các phương pháp kiểm thử 26 Hình 11 Các cấu phần sử dụng cho kiểm thử 26 Hình 12 Môi trường kiểm thử 27 Hình 13 Tác vụ kiểm thử 28 Hình 14 Qui trình sinh ca kiểm thử cho hệ thống tập trung 31 Hình 15 Một ví dụ sinh ca kiểm thử dựa máy trạng thái UML 33 Hình 16 Ca kiểm thử t1 ca kiểm thử trừu tượng thoả mãn mục tiêu kiểm thử 34 Hình 17 Một phần ca kiểm thử trừu tượng tạo cho mục tiêu kiểm thử cho trước 35 Hình 18 Một phần ca kiểm thử thực thi tạo từ ca kiểm thử trừu tượng 35 Hình 19 Kiến trúc Framework kiểm thử eCat 39 Hình 20 Hình minh hoạ Ontology tương tác trao đổi sách 41 Hình 21 Qui trình sinh ca kiểm thử cho hệ thống đa tác tử 43 Hình 22 Ví dụ cấu trúc từ điển 49 Hình 23 Danh sách từ trọng số 51 Hình 24 Ontology kết 56 Hình 25 Các khái niệm tổng quát 61 Hình 26 Các khái niệm 62 Hình 27 Các khái niệm liệu kiểm thử 63 Hình 28 Các khái niệm thông tin đặc tả ca kiểm thử 64 Hình 29 Khái niệm kỹ thuật kiểm thử 65 Hình 30 Khái niệm tổng hợp 66 Hình 31 Quan hệ liệu kiểm thử tài liệu tham chiếu 67 Hình 32 Quan hệ Method, Approach Technique 67 Hình 33 Quan hệ liệu trích xuất với thông tin đặc tả ca kiểm thử 69 Hình 34 Quan hệ số thông tin 70 Hình 35 Quan hệ thông tin đầu vào, đầu ra, mục đích test 70 Hình 36 Các lớp tổng quan 71 Hình 37 Các khái niệm kiểm thử 72 Hình 38 Các khái niệm liệu kiểm thử 73 Hình 39 Các khái niệm liệu 74 Hình 40 Các khái niệm kỹ thuật kiểm thử 76 Hình 41 Danh sách thuộc tính kiểu đối tượng 77 Hình 42 Danh sách thuộc tính kiểu nguyên thuỷ 79 Hình 43 Minh hoạ Protege – Một Module bao gồm nhiều Function 81 Hình 44 Minh hoạ Protege – Một Function bao gồm nhiều Flow 82 Hình 45 Minh hoạ Protege – Thông tin Flow 83 Hình 46 Sơ đồ minh hoạ quan hệ thực thể ontology 84 Hình 47 Minh hoạ truy vấn Protege 87 Hình 48 Minh hoạ truy vấn Protege 89 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2014 Vũ Thị Thuý Hoàn Học viên cao học khoá 2011B Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung thầy cô Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, môn Công nghệ phần mềm nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Cao Tuấn Dũng - Giảng viên môn Công nghệ phần mềm, Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn dạy tận tình trình em làm luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực công nghệ phần mềm nay, kiểm thử phần mềm đóng vai trò quan trọng Việc kiểm thử phần mềm đảm bảo sản phẩm thỏa mãn yêu cầu người sử dụng Tùy hệ thống, tùy yêu cầu mà việc kiểm thử có mức độ khác Tuy nhiên công ty phần mềm nay, kiểm thử phần mềm mức độ thủ công, người đảm nhiệm Tính liên kết, tái sử dụng, tự động kiểm thử phần mềm chưa xem xét cách đầy đủ hệ thống Nhận thức vấn đề này, người làm luận văn muốn tìm hiểu công nghệ nhằm thúc đẩy hỗ trợ kiểm thử phần mềm hiệu Trong trình học tập, người làm luận văn làm quen với công nghệ web semantic ontology Nhận thấy khả lưu trữ truy vấn thông tin hiệu ontology nên người làm luận văn định lựa chọn đề tài tìm hiểu xây dựng ca kiểm thử phần mềm ứng dụng ontology Cùng với thời gian học trường kết hợp với thời gian làm luận văn, người làm luận văn tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng ontology mong muốn phát triển ứng dụng sinh ca kiểm thử tự động dựa ontology Tuy nhiên khả nhiều hạn chế nên mục đich đề tài nhằm vào nội dung sau: - Một tổng hợp, phân tích kết giới việc ứng dụng ontology kiểm thử phần mềm - Hai thiết kế ontology lĩnh vực kiểm thử phần mềm nói chung - Ba minh họa số kịch kiểm thử đơn giản sử dụng ontology thiết kế Với mục đích trên, nội dung luận văn phát triển bao gồm chương: - Chương 1: Tổng quan ứng dụng ontology công nghệ phần mềm kiểm thử phần mềm - Chương 2: Các nghiên cứu ứng dụng ontology việc sinh ca kiểm thử - Chương 3: Xây dựng ontology minh hoạ ca kiểm thử phần mềm 10 STT Thuộc tính Miền / Domain Phạm vi/Range hasApproach Method Approach hasArtefactTyp e Artefact ArtefactType hasContext Task Context hasEvironment Task Evironment hasFlow Function Flow hasFormat Artefact Format hasFunction Module Function hasHistory Artefact HistoryData hasInputData Pre_Conditon Data InputData 10 hasMethod Task Method 11 hasOutputData Expected_Res ult_Data OutputData 12 hasReferenceD ocument Testing_Data Artefact 13 hasResult Target_Testing _Data Expected_Result _Data 14 hasTechnique Method Technique 78 Mô tả Một phương thức kiểm thử có phương pháp tiếp cận thực Mỗi loại tài liệu có kiểu đặc trưng Một task có ngữ cảnh thực Một task có môi trường thực Một function có nhiều luồng xử lý Mỗi loại tài liệu có định dạng file Một module có nhiều function Mỗi tài liệu có lịch sử ghi Một điều kiện tiền đề bao gồm nhiều thông tin input Một task có phương pháp thực Một kết mong đợi bao gồm nhiều thông tin output Dữ liệu kiểm thử có tài liệu tham chiếu cụ thể Một mục đích testcase có nhiều kết mong đợi Một phương thức có 15 includeActivity Task Activity 16 includeTestDat a Task Testing_Data 17 isCalledBy Function Function 18 callTo Function Function kỹ thuật thực Một task bao gồm hoạt động Một task bao gồm nhiều liệu kiểm thử Một chức gọi nhiều chức khác Một chức gọi tới nhiều chức khác 3.3 Danh sách thuộc tính kiểu nguyên thủy Hình 42 Danh sách thuộc tính kiểu nguyên thuỷ STT Thuộc tính Miền/Domain Phạm vi/Range hasCreator HistoryData String hasId Task Module Function String 79 Mô tả Thông tin lịch sử bao gồm tên người tạo tài liệu Mỗi đối tượng có ID xác định Flow hasLocation hasName hasSummary Content Artefact Method Task Module Function Flow InputData OutputData Artefact TargetTestingD ata String Tài liệu có địa lưu trữ cụ thể String Mỗi đối tượng có tên xác định String Mỗi đối tượng có nội dung tóm tắt cụ thể hasType Flow String hasUpdateD ate HistoryData String hasVersion HistoryData String Mỗi luồng xử lý có kiểu xác định, normal abnormal Thông tin lịch sử có thời gian cập nhật Thông tin lịch sử có thông tin phiên Tạo thể cho ontology Phần thực tạo thực thể cho ontology cách thủ công Người làm luận văn sử dụng thông tin từ dự án thực tế để tạo thực thể Trong phạm vi luận văn, người làm luận văn lựa chọn module [Quản lý báo cáo ngày] phần mềm [Hệ thống quản lý cho thuê tài sản] để minh họa [Hệ thống quản lý cho thuê tài sản] phần mềm quản lý thông tin liên quan đến hoạt động cho thuê vật tư thiết bị sản xuất, nhà ở, thiết bị lại, Một hoạt động quan trọng hệ thống thực báo cáo ngày cho người quản lý hệ thống Đó nhiệm vụ module [Quản lý báo cáo ngày] Module bao gồm chức chính: - Function 1: chức xem thông tin liên quan báo cáo ngày - Function 2: chức tìm kiếm thông tin liên quan 80 - Function 3: chức tạo báo cáo ngày - Function 4: chức tạo thích, yêu cầu cho báo cáo ngày Hình 43 Minh hoạ Protege – Một Module bao gồm nhiều Function Mỗi chức (Function) bao gồm nhiều luồng xử lý (Flow) Ví dụ chức [Xem thông tin liên quan báo cáo ngày] bao gồm luồng xử lý chính:  Flow 1: luồng kiểm tra thông tin nhập vào ngày tháng, người tạo báo cáo,  Flow 2: luồng lấy thông tin lịch báo cáo ngày  Flow 3: luồng lấy thông tin tình hình kinh doanh 81  Flow 4: luồng lấy thông tin khởi tạo báo cáo ngày Hình 44 Minh hoạ Protege – Một Function bao gồm nhiều Flow Mỗi luồng xử lý (Flow) bao gồm thông tin điều kiện tiền để, mục đích xử lý, kết xử lý Ví dụ với luồng [Kiểm tra thông tin nhập vào] bao gồm thông tin sau:  Pre_Condition: điều kiện tiền đề thông tin nhập vào không hợp lệ - InputData: giá trị đầu vào cụ thể trống  Target_TestingData: mục tiêu xử lý - SummaryContent: có nội dung xử lý đưa cảnh báo  Expected_Result: kết mong đợi xử lý - OutputData: giá trị đầu đưa thông điệp cảnh báo nội dung nhập vào không hợp lệ 82 Hình 45 Minh hoạ Protege – Thông tin Flow 83 Dưới hình minh hoạ tổng quát quan hệ thực thể ontology Method Artefact hasReferenceDocument Testing Data TS0001 hasMethod UnitTest DailyReport hasID hasName includeTestData Test spec Generation hasContext hasActivity Task Daily Report Management U0001 Module_Data U0002 hasFunction hasFunction hasName hasID Normal hasID Search Information hasName Fucntion1 callTo isCalledBy Fucntion2 hasFlow hasFlow hasType hasFlow Expected Result Data include hasFlow AbNormal Normal hasType hasType hasOutputData Flow2 hasType include hasResult OK include Pre Pre Expected include include Flow2 Flow1 Condition include Condition Result Data includehasResult Data Data include isConditionOf isConditionOf Target Target include isConditionOf Testing hasInputData include hasOutputData hasInputData Testing Expected hasResult Target Data Data include Result Data Testing InValidUser ValidUser: Target is Data hasSummaryContent : ID = ID = hasOutputData Testing Not OK !!!xxxx Go to Confirm CB110209 Data Expected is Error Next Step Stop Result Data Message is Throw Message hasOutputData Exception to is : tương đương với hasSummaryContent Screen OutputData Display User Information Vì giới hạn hình vẽ nên lược bỏ quan hệ PreConditionData is Flow1 include Pre Condition Data hasInputData InputData is InValidUser : ID = !!!xxxx User Information InputData, ExpectedResultData OutputData Chỉ minh hoạ Function2 – Flow2 Hình 46 Sơ đồ minh hoạ quan hệ thực thể ontology 84 Minh hoạ ca kiểm thử phần mềm Phần thực minh hoạ tạo ca kiểm thử cách sử dụng truy vấn SPARQL Protege Những thông tin cần thiết cho ca kiểm thử bao gồm thông tin sau: - PreCondition_Data: khái niệm điều kiện tiền đề ca kiểm thử - TargetTesting_Data: khái niệm mục đích ca kiểm thử - ExpectedResult_Data: khái niệm kết mong đợi ca kiểm thử Do câu truy vấn thực tìm kiếm thông tin đối tượng 5.1 Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử chức cụ thể Ví dụ : Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử chức thuộc tầng nghiệp vụ có mã BSLEV310301 Câu lệnh truy vấn sau: PREFIX rdf: PREFIX owl: PREFIX xsd: PREFIX rdfs: PREFIX foaf: SELECT ?idFlow ?inputValue ?targetValue ?outputValue WHERE {?fc foaf:hasId ?idValue ?fc foaf:hasFlow ?fl ?fl foaf:includeTestData ?preCond 85 ?fl foaf:includeTestData ?targetTest ?fl foaf:includeTestData ?expResult ?fl foaf:hasId ?idFlow ?preCond foaf:hasInputData ?inputCond ?targetTest foaf:hasSummaryContent ?targetValue ?expResult foaf:hasOutputData ?outputResult ?inputCond foaf:hasSummaryContent ?inputValue ?outputResult foaf:hasSummaryContent ?outputValue FILTER(?idValue = "BSLEV310301") } Kết câu lệnh truy vấn trả danh sách thông tin ca kiểm thử chức định 86 Hình 47 Minh hoạ truy vấn Protege 5.2 Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử phát sinh lỗi Ví dụ: Tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử phát sinh lỗi Câu lệnh truy vấn tìm kiếm thông tin liên quan đến ca kiểm thử với điều kiện luồng xử lý có kiểu “AbNormal” PREFIX rdf: PREFIX owl: PREFIX xsd: PREFIX rdfs: 87 PREFIX foaf: SELECT ?fcId ?idFlow ?inputValue ?targetValue ?outputValue WHERE {?fc foaf:hasName ?checkInputValue ?fc foaf:hasFlow ?fl ?fc foaf:hasId ?fcId ?fl foaf:includeTestData ?preCond ?fl foaf:includeTestData ?targetTest ?fl foaf:includeTestData ?expResult ?fl foaf:hasType ?checkType ?fl foaf:hasId ?idFlow ?preCond foaf:hasInputData ?inputCond ?targetTest foaf:hasSummaryContent ?targetValue ?expResult foaf:hasOutputData ?outputResult ?inputCond foaf:hasSummaryContent ?inputValue ?outputResult foaf:hasSummaryContent ?outputValue FILTER(?checkType = "AbNormal").} Kết câu lệnh truy vấn trả danh sách thông tin ca kiểm thử có luồng xử lý kết thúc bất thường 88 Hình 48 Minh hoạ truy vấn Protege 89 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Qua trình làm luận văn, người làm luận văn thu kết định  Về mặt lý thuyết: - Đã tìm hiểu tổng quan ứng dụng ontology công nghệ thông tin nói chung kiểm thử phần mềm nói riêng - Đã tìm hiểu ứng dụng ontology việc sinh ca kiểm thử phần mềm  Về xây dựng thực nghiệm: - Đã xây dựng ontoloy kiểm thử phần mềm mức độ đơn giản  Ontology phát triển từ mô hình ontology kiểm thử có Ontology bổ sung khái niệm kỹ thuật kiểm thử liệu kiểm thử nhằm mục đích biểu diễn thông tin ca kiểm thử thực tế (phù hợp với công việc nơi người làm luân văn công tác)  Ontology bao gồm: 18 lớp trừu tượng, 32 lớp cụ thể, 19 thuộc tính kiểu đối tượng, thuộc tính kiểu ngyên thuỷ - Đã tạo thông tin cho thực thể minh hoạ cho chức dự án thực tế Protege - Đã minh hoạ tìm kiếm thông tin cho ca kiểm thử truy vấn SPARQL Protege So với nghiên cứu ứng dụng ontology việc sinh ca kiểm thử kết thực nghiệm đơn giản chưa mở rộng hay cải thiện nghiên cứu có Các ứng dụng có thực tạo thông tin cho ontology cách tự động, ontology thực nghiệm phải nhập thông tin thủ công Protege Tuy nhiên kết thực nghiệm mang lại nhiều ý nghĩa với người làm luận văn Kết thực nghiệm giúp người 90 làm luận văn có hội thực thiết kế xây dựng ontology thực tế Ngoài sở tiền đề để người làm luận văn tiếp tục phát triển ontology kiểm thử phần mềm ứng dụng vào công việc thực tế Hướng phát triển Với kết đạt trình làm luận văn, người làm luận văn mong muốn tiếp tục nghiên cứu sâu web ngữ nghĩa ontology Ontology thiết kế luận văn nhập liệu cách thủ công Người sử dụng phải người có khả trích xuất thông tin từ tài liệu yêu cầu chức năng, tài liệu thiết kế để chắt lọc thông tin cần thiết phục vụ cho việc sinh ca kiểm thử Vấn đề nhập liệu tốn nhiều thời gian không hiệu Vì người làm luận văn muốn hướng đến xây dựng hệ thống có khả phân tích thông tin cách tự động lưu trữ vào ontology Hệ thống đề xuất bao gồm module chính: - Module 1: thực phân tích tài liệu đầu vào định dạng cụ thể đó, sau tạo thông tin đầu định dạng sử dụng để tạo ontology (*.xml, *xmi) - Module 2: từ file định dạng kiểu xml xmi, thực trích lọc thành dạng thích ngữ nghĩa lưu trữ vào ontology - Module 3: từ thông tin lưu trữ ontology, tiến hành sinh ca kiểm thử tự động 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Chandrasekaran and John R Josephson, V Richard Benjamins, What Are Ontologies and Why Do We Need Them [2] Cu D Nguyen, Anna Perini, and Paolo Tonella, Experimental Evaluation of Ontology-based Test Generation for Multi-Agent Systems [3] Guntis Arnicans, Dainis Romans, Uldis Straujums, Semi-automatic Generation of a Software Testing Lightweight Ontology from a Glossary Based on the ONTO6 Methodology [4] Hans-Jörg Happel and Stefan Seedorf, Applications of Ontologies in Software Engineering [5] Hong Zhu and Qingning Huo, Developing A Software Testing Ontology [6] Natalya F Noy and Deborah L McGuinness, Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology [7] Thomas Moser, Gregor Dürr and Stefan Biffl, Ontology-Based Test Case Generation For Simulating Complex Production Automation Systems [8] Valeh Hosseinzadeh Nasser, Ontology-based Unit Test Generation [9] Yajing Zhao, Jing Dong,Senior Member, IEEE, and Tu Peng, Ontology Classification for Semantic-Web-Based Software Engineering 92 ... nghệ phần mềm kiểm thử phần mềm - Chương 2: Các nghiên cứu ứng dụng ontology việc sinh ca kiểm thử - Chương 3: Xây dựng ontology minh hoạ ca kiểm thử phần mềm 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG... cấp chức sinh ca kiểm thử tự động dựa ontology, thực thêm tầng ca kiểm thử vào mô hình SAW Tầng ca kiểm thử với kịch 18 sinh ca kiểm thử tương ứng cung cấp ca kiểm thử chất lượng cao theo cách... kiểm thử phần mềm Test Planning: lập kế hoạch kiểm thử 24 Testcase Generation: sinh ca kiểm thử Test Execution: thực thi kiểm thử (chạy ca kiểm thử) Testresult Validation: xác nhận kết kiểm thử