0、引言

软件测试的关键环节是设计和执行测试用例。测试用例的质量与测试人员的技能、经验以及对被测软件的理解密切相关。如果测试人员对被测软件不甚了解，很难在短时间内设计出有效的测试用例；有的测试用例虽然面面俱到，但冗余现象严重，浪费时间、人力和物力。

随着软件复用技术的发展，测试复用引起了人们的极大关注，特别是对测试用例复用的研究。所谓测试用例复用，就是对一个软件的已执行的测试用例，将其不同程度地应用于该软件新的测试中或其他软件的测试中。测试用例复用是可行和必要的，表现在：1）软件测试对测试人员的经验和技能要求高，通过复用，可提高测试人员技能，解决其经验不足的问题，同时提高软件测试质量；2）软件测试是当前保证软件质量的一种有效手段，但其占用软件开发周期时间长，通过复用，可避免大量重复性劳动，缩短测试周期，提高效率；3）伴随着同一个软件的生存周期，软件经历了单元测试、集成测试、确认测试和系统测试，这一过程产生了成百上千的经过执行确认的高质量的测试用例，在前一测试阶段执行过的一些测试用例可在后续测试阶段中使用，包括在回归测试、维护阶段的版本升级和纠错测试中都可使用；4）同一领域或相同系统架构的不同软件，存在着测试用例复用的可能性，且随着软件复用技术的发展，很多有价值的组件可供使用，这也使测试用例复用成为可能。

由于软件的抽象性、复杂性和多样性，使得软件测试成为一项复杂的、需要智慧和创造性的工作，要实现测试用例复用并不是一件简单的事情。但测试用例复用是软件测试发展的一个必然趋势。本文从可复用测试用例的评估、描述、设计和使用四个方面对测试用例进行了系统研究，提出了可复用测试用例应具有的特性，为评估测试用例的可复用性提供准则；给出了可复用测试用例的系统描述要素，为规范和使用可复用测试用例提供了基础；提出了面向复用的测试用例设计过程和基于复用的软件测试模型，为测试用例复用提供了方法和实现策略。本文的研究内容在某类实时系统软件测试中进行了应用，证明是有效和科学的。

1、可复用测试用例特性

文献中定义了可复用测试用例的六个特性：通用性、简洁性、独立性、有效性、灵活性和检索方便。本文对大量测试用例和测试用例复用的各种应用情况进行了分析，认为可复用测试用例应具有以下特性：通用性、有效性、独立性、标准化和完整性，它们对可复用测试用例而言是充分的也是必要的。上述特性可作为评判一个测试用例是否具有可复用性的准则。

1）通用性。通用性是指可复用测试用例并不局限于具体的应用，不过分依赖于被测软件的需求、设计和环境，能够在某一类型、某一领域的相似软件的测试中广泛使用。

当前绝大多数的测试用例都不具有通用性，这样的测试用例只能用于被测软件和其当前环境，不可能用到其他软件中。

2）有效性。测试用例的目标是发现软件问题，因此，可复用测试用例也必须是能够发现软件问题的，并且是可靠和高效的。

3）独立性。可复用测试用例的独立性是指，对于测试需求R1和R2，测试用例集分别为cl和C2，c1和c2的交集为空，并且，每个可复用测试用例能够独立运行。测试用例是否具有独立性，决定了测试用例可复用能力的强弱。

如果测试用例之间存在着相互联系，或测试用例的运行环境取决于其他测试用例的执行状态，那么，其中的测试用例不能复用时，与之相关的测试用例的可复用性也不复存在。

如何将测试用例的关联性降至最低，是设计可复用测试用例必须解决的问题。首先，每个测试用例的目标应尽量独立、单一；其次，测试用例不包含过多的具体实现细节。

4）标准化。测试用例通常用自然语言来描述，充分体现了测试人员的创造性和个人风格。但对于可复用测试用例，太多的个人风格不利于其他测试人员对测试用例的理解，必然影响其复用。因此可复用测试用例的标准化程度也反映了其易理解和可复用的能力。为此可复用测试用例应遵循统一或规范的格式或结构，规范的命名规则，使用术语、用简明、易懂、无歧义的语言来描述，并且具有详细的文档。

5）完整性。每个可复用测试用例应包括全部应有的要素，不能有缺失，并且每个要素的描述是充分的。文献规定了测试用例应包括的要素，但对于可复用测试用例而言是不够的，应加以补充。

2、面向复用的测试用例设计过程

当前，测试用例设计都砥向不同的具体应用，与被测软件是紧耦合的。考虑到复用的目的，测试用例的设计应不同于以往。本文提出了面向复用的测试用例设计过程，给出了设计过程中应实施的各项活动，主要包括被测软件（系统）共性分析、测试策略分析、设计测试用例、测试用例评审、测试用例执行和修改、测试用例入库共六个步骤，如图l所示。该过程对现有测试用例的复用处理也是适用的。

2．1共性分析

同一领域或相同架构的软件存在着共性需求。通过共性分析或领域分析，并结合任务分析等方法，梳理出被测软件所属领域或相同类型软件的相同或相似特征及需求，例如，工作流程、共性场景、功能、性能等，从而挖掘出可复用点，例如，相对独立且类似的功能、相同的构件、相似的业务流程。该步骤实质上要抽象出被测软件应用领域的概念，类似于设计模式中的共性分析。

这项活动需要领域专家、软件专家、设计人员、测试专家等人员参与。

2．2 测试策略分析

针对共性分析挖掘出的可复用点，分析各复用点的测试策略，包括测试类型、测试方法、测试环境、测试覆盖率等内容。

2．3 设计测试用例

根据前两个步骤的分析结果对每个可复用点设计测试用例。在设计时，应使所设计的测试用例满足可复用测试用例的特性，特别要注意以下几方面：

1）每个测试用例的目的要尽量独立、单一，以满足可复用测试用例独立性的要求。

2）对一项明确的测试需求，应关注“测试思想”，即测试思路，以满足可复用测试用例通用性要求。当前，为了使测试用例是可操作的、可复现的，一般都要求测试用例要设计得非常详细，例如，每一操作步骤的输入数据、操作等信息都要具体描述。这样的测试用例和被测软件是紧耦合的，只有在同一软件的回归测试和版本升级维护测试中可能会复用到，在其他情况下复用是很困难的。在设计可复用测试用例时，测试用例的可操作性、可复现性要弱化，即，对测试用例进行通用化处理，排除和特定应用相关的具体信息，以降低测试用例和被测软件的相关度，例如，参数化或公式来代替具体的输入数据，抽象出共同或关键的操作等。但为了加强测试用例的可操作性和可复现性，在设计可复用测试用例时，应对一些差异之处进行预测，即进行可变性分析mJ，并用适当的方式描述出来。只有这样，当复用该测试用例时，测试人员可以在原有基础上对其进行完善，使其能够满足特定的测试情况。

3）将设计出的测试用例用规范而精炼的自然语言清晰地描述出来，保证其完整、标准。软件评测组织或机构应定义本组织使用的规范和术语。

需要说明的是，对于一个具体的测试项目，因为面向复用，所以以上所设计的测试用例可能不完全满足被测软件的测试需求，为此，应针对被测软件的需求补充新的用例或对现有用例进行充实完善。

2．4 测试用例评审

可复用测试用例设计完成后，组织领域专家、软件专家、测试专家、软件设计人员对其进行评审，确保所设计的测试用例是正确的，满足可复用测试用例的特性。

评审同时应关注以下几点：每个共性需求的测试策略是否合适；每个共性需求是否被可复用测试用例所覆盖；每个共性需求是否被可复用测试用例进行了充分测试，例如，某一共性功能，不能仅测试正常情况，还应测试边界和异常情况。如果测试用例没有通过评审，则需要重新回到设计测试用例步骤。

2．5 测试用例执行和修改

将通过评审确认的测试用例用于被测软件，寻找其不正确或不完善之处并纠正完善。

2．6 测试用例入库

将经过测试执行确认的可复用测试用例统一纳入测试用例库中，供测试人员在后续软件测试或以后的项目中查询使用。测试用例库应是按照一定的组织结构形成的测试用例集合。

3、基于复用的软件测试模型

文献给出了一个测试用例复用流程：首先定义被测软件的测试用例类型；再根据所定义的从测试用例库中检索是否有适合的用例；如果可以找到，则提取出测试用例，程序结束；否则，需要设计测试用例，验证其正确性，如果正确，则添加到库中以便再次复用，程序结束。这个流程只适用于完全不需要进一步完善的可复用的测试用例，由于可复用测试用例的通用性，该流程显然不适用于实际情况。文献[12]给出了另一个测试用例复用模型，该模型建立在没有测试用例库的基础上，且将测试用例分为内外两类，本文认为这种划分是不必要的。

本文提出了基于复用的软件测试模型。该模型面向一个软件测试项目，但不同于以往的测试模型，主要表现在模型中融合了面向复用的测试用例设计以及对测试用例的复用上，模型如图2所示。

“测试需求分析和共性分析”中，测试人员一方面要根据被测试软件需求分析、设计说明等文档或软件代码梳理出被测软件的测试需求，另一方面要针对被测软件所属领域及软件类型进行面向复用的共性分析。

“定义测试策略”中，测试人员根据测试目标和上一步的结果定义测试策略，包括测试方法、测试类型、测试环境等内容。

“定义测试用例”中，测试人员根据测试需求和共性分析结果及所定义的测试策略，定义所需要的测试用例。这里定义的测试用例只是给出一个测试用例名称及其测试目的。

“查询可复用测试用例库”中，测试人员用多字段检索功能从可复用测试用例库中查找满足要求的测试用例。对测试用例的查询是不确定的，查询结果通常是一个相似的测试用例集合。如果可以找到，则“提取测试用例”并对其进行分析，确定出最合适的测试用例；如果没有，则“设计”新的测试用例。找到的测试用例，往往因其通用性，并不能完全满足测试需求，要对其“补充完善”。在设计新的测试用例时，要考虑到上节“设计测试用例”要求。

在传统模型评审的基础上，本模型“测试评审”还包括对新设计的可复用测试用例是否满足要求的审查；对复用的测试用例是否补充完善的审查；所有测试用例是否满足被测软件的测试需求的审查。

“执行测试用例”中，测试人员将所设计的测试用例逐用例逐步骤地执行。在执行过程中，认真观察并详实地记录测试过程、测试结果和发现的错误，形成测试记录。如果在执行过程中发现测试用例有不正确和不完善之处，则纠正；如果测试用例不充分，则补充。

测试人员在“测试总结”中对所有测试结果进行分析总结，将通过测试执行验证的可复用测试用例放入可复用测试用例库中，以便后续复用。

该模型的优点为：1）对已有的可复用的测试用例进行了复用，避免了大量的重复性工作，提高了测试质量和效率；2）考虑了面向复用的测试用例设计，避免再次产生大量的不可复用的测试用例。

4、可复用测试用例描述要素

测试用例的输入、操作、预期结果和评估标准、前提条件是测试用例不可少的要素，但对于可复用测试用例而言，这是不够的。本文在文献规定的测试用例要素基础上，增加了新的内容。从而从多个角度完整地对可复用测试用例进行了描述，为可复用测试用例的标准化提供了模板，为建立可复用测试用例库并对测试用例实施有效管理提供了基础，也为测试用例检索提供了多个检索字段。

1）测试用例名称：名称能清晰且简洁地表达测试用例的功能。

2）ID：该ID在数据库中是唯一的。

3）版本号：用于测试用例的版本管理，每个测试用例应按照定义的规则设定一个版本号。

4）测试需求：对要验证的测试需求的描述和测试要求，例如，功能、性能等。

5）测试阶段：被测软件所处的测试阶段，包括单元测试、部件测试、配置项测试、系统测试，或者单元测试、集成测试、确认测试、系统测试。

6）测试方法：黑盒测试中的等价类划分、因果图，白盒测试中的语句覆盖、分支覆盖等。

7）测试类型：有功能测试、性能测试、安全测试、用户界面测试、接口测试、安装测试等，可选择多项。

8）应用领域：说明被测软件所属领域。

9）系统类型：描述被测软件所在系统的架构，如B／S、C／S、嵌入式软件、非嵌入式软件等。

lO）软件编码：描述被测软件的编码语言。

11）测试环境：描述该测试用例执行的软硬件环境。

12）前提条件：测试用例执行前必须满足的条件，或称之为约束条件。

13）测试输入：对输入值的抽象描述或参数化描述，不能是具体的数据值。

14）操作步骤：说明执行该测试用例的一系列相关联的操作。

15）预期结果：说明测试用例执行后的期望结果。每一操作步骤也可有自己的预期结果。

16）评估标准：描述评判测试用例执行中产生的中间和最后结果是否正确的准则。

17）附件：对测试用例附加的一些描述信息，可任意表示，例如文本、图像、模型、与测试用例有关的一些文档，方便测试人员进一步理解测试用例。

上述要素对可复用测试用例而言是必要的，不可缺少。而且要注意的是，测试人员在描述测试用例各要素时，应尽可能地使用规范语言和术语，以使测试用例规范化和易于理解。

5、应用

本文的研究内容在航天测控领域进行了应用。在航天测控计算机系统中，有一类实时系统软件。在不同型号任务中，该类软件的功能、性能、接口和运行环境都有区别，但不同任务对该类软件有共性需求。更多细节信息的子带图像予以了更多地保留，恢复了图像的边缘轮廓，而且经图像分解后的子带图像含有相同尺寸的大小，也更易于处理。本文算法的缺陷则是执行速度较慢，不如前三种算法，而且对分解后所得到系数处理也比较简单，这些都需作进一步的改进。

6、结语

本文结合多小波和非采样Coutourlet变换特点提出了一种新的多尺度、多方向变换，结合多小波自身的特点能够有效地消除原Coutourlet变换中的冗余性和非平移不变性，并且根据分解图像所得到的子带图像，在Bayes Shrink的基础上运用自适应阈值法消除图像噪声。实验表明本文算法优于一些传统算法，提高了去噪图像的SNR值，更多保留了图像细节和边缘信息，具有较好的视觉效果。