Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phần mềm: Mã kiểm thử tự động dựa trên kịch bản hướng hành vi - ĐHQGHN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU SINH MÃ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG DỰA TRÊN KỊCH BẢN KIỂM THỬ HƯỚNG HÀNH VI LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật phần mềm HÀ NỘI- 2018 dẫn dẫn dẫn ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ------------------------ NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU SINH MÃ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG DỰA TRÊN KỊCH BẢN KIỂM THỬ HƯỚNG HÀNH VI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 8480103.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật phần mềm NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRƯƠNG ANH HOÀNG HÀ NỘI - 2018 i TÓM TẮT Tóm tắt: Trong lĩnh vực làm phần mềm ngày càng có nhiều công việc được tự động hóa. Kiểm thử là một trong những giai đoạn làm phần mềm tốn nhiều chi phí cũng như nguồn nhân lực của các chuyên gia, kỹ sư đảm bảo chất lượng phần mềm, làm sao để tự động và đơn giản hóa quá trình kiểm thử đang là một vấn đề được quan tâm. Luận văn tập trung nghiên cứu về kiểm thử tự động hướng hành vi, nghĩa là kiểm thử chấp nhận trên hành vi của người dùng. Từ việc nghiên cứu sinh mã kiểm thử động của các công cụ kiểm thử tự động luận văn tìm hiểu về việc ứng dụng các kĩ thuật kiểm thử tự động trong kiểm thử dựa trên kịch bản kiểm thử hướng hành vi.

Bằng việc thực nghiệm công cụ kiểm thử với các kịch bản dưới dạng ngôn ngữ tự nhiên có cấu trúc, từ kết quả kiểm thử tự động, luận văn đưa ra đánh giá, nhận xét và đề xuất phương pháp cải tiến công cụ tự động trong kiểm thử phần mềm hướng hành vi. Từ khóa: kiểm thử, kiểm thử tự động, kiểm thử hướng thành phần, kiểm thử hướng hành vi. ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin dành lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo, PGS. Trương Anh Hoàng – Thầy đã giúp tôi định hướng trong quá trình nghiên cứu cũng như học tập tại khoa CNTT, đồng thời thầy cũng là người hướng dẫn, khích lệ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn của mình.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN đã đào tạo, cung cấp cho tôi những kiến thức tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường. Tôi cũng xin cảm ơn tất cả những người thân yêu trong gia đình tôi cùng toàn thể bạn bè, đồng nghiệp tại khoa CNTT, trường ĐH CNVT những người đã giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu chương trình thạc sĩ tại Đại học Công nghệ, ĐH QGHN. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Nguyễn Thị Hồng Nhung iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu sinh mã kiểm thử tự động dựa trên kiểm thử hướng hành vi được trình bày trong luận văn là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Anh Hoàng, không sao chép bất kì kết quả nghiên cứu của các tác giả khác. Nội dung trong luận văn có tham khảo một số tài liệu và sử dụng nguồn từ các bài viết, tạp chí đều đã được nêu đầy đủ trong mục tài liệu tham khảo.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Học viên thực hiện Nguyễn Thị Hồng Nhung iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii LỜI CAM ĐOAN. iii MỤC LỤC. iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.

vi DANH MỤC BẢNG BIỂU.vii DANH MỤC HÌNH VẼ.viii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU.1 Khái quát vấn đề.3 Bố cục luận văn. 3 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KIẾN THỨC NỀN TẢNG.1 Phát triển phần mềm dựa trên phương pháp Agile.2 Phát triển phần mềm hướng kiểm thử (TDD).3 Phát triển hướng BDD.4 Xử lý ngôn ngữ tự nhiên.5 Khái quát về tự động kiểm thử trong BDD.12 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ CÔNG CỤ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG HƯỚNG HÀNH VI.1 Công cụ kiểm thử Cucumber.2 Công cụ kiểm thử Jasmine.3 Công cụ kiểm thử Rspec.19 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM FRAMEWORK KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ.1 Các thành phần của Framework kiểm thử sử dụng Cucumber.1 Công nghệ Java. Báo cáo kết quả kiểm thử.3 Đánh giá Framework kiểm thử.4 Phương pháp sinh mã kiểm thử tự động.42 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.52 TÀI LIỆU THAM KHẢO.54 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Dạng đầy đủ Behavior Driven development – Phát triển phần mềm hướng BDD hành vi NLP Natural Language Processing – Xử lý ngôn ngữ tự nhiên TDD Test Driven Development Phát triển phần mềm hướng kiểm thử vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3-1 Ngôn ngữ Gherkin. 14 Bảng 4-1 Các câu lệnh thường dùng trong Selenium Webdriver.30 Bảng 4-3 Thời gian chạy 1 kịch bản kiểm thử tự động.41 Bảng 4-4 Mô tả phương pháp sinh thân hàm cho kịch bản đăng nhập trên trang stackoverflow.

49 Bảng 4-5 Mô tả phương pháp sinh thân hàm cho kịch bản đăng nhập vào trang web demo.50 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Tiến trình sinh mã kiểm thử tự động dựa trên kịch bản BDD.4 Hình 2-1 Quy trình TDD.6 Hình 2-2 Mô hình BDD – TDD được mô tả trong Agile bởi Paul LittleBury 9 Hình 3-1 Kiểm thử với Jasmine.16 Hình 3-2 Chạy Kịch bản kiểm thử trên Jasmine.18 Hình 3-3 Chạy ca kiểm thử khi hàm có lỗi.19 Hình 3-4 Cấu trúc các bước kiểm thử của Rspec.20 Hình 4-1 Các thành phần Framework kiểm thử.21 Hình 4-2 Tìm kiếm thư viện trong Eclipse.22 Hình 4-3 Cài đặt thư viện Maven trong Eclipse.23 Hình 4-5 Cấu trúc 1 dự án Maven.24 Hình 4-6 Kiểm tra cài đặt các thư viện trong file pom.28 Hình 4-7 Các Hooks trong Cucumber.29 Hình 4-8 Quy trình kiểm thử với Framework Cucumber.31 Hình 4-9 Các steps được sinh ra từ Feature file.33 Hình 4-10 Chạy kịch bản kiểm thử.37 Hình 4-11 Thực thi ca kịch bản kiểm thử trên nền web.37 Hình 4-12 Cấu trúc thư mục sinh báo cáo trong kiểm thử.39 Hình 4-13 Cấu trúc sinh bảng báo cáo từ các feature file.39 Hình 4-14 Cấu hình để sinh báo cáo kiểm thử.40 Hình 4-15 Báo cáo kiểm thử dưới dạng report.41 Hình 4-16 Báo cáo kiểm thử dưới dạng html.41 1 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Ứng dụng tự động hoá trong nhiều lĩnh vực ngày càng phát triển. Trong lĩnh vực làm phần mềm càng lúc lại càng được tự động hóa nhiều hơn. Kiểm thử là một trong những giai đoạn làm phần mềm, làm sao để tự động và đơn giản hóa quá trình kiểm thử đang là một vấn đề được quan tâm. Luận văn tập trung nghiên cứu về kiểm thử động hướng hành vi.

Từ việc nghiên cứu sinh mã kiểm thử tự động của các công cụ kiểm thử tự động, luận văn áp dụng ứng dụng công cụ vào kiểm thử và tìm hiểu phương pháp xây dựng công cụ kiểm thử tự động trong kiểm thử hướng hành vi.1 Khái quát vấn đề Kiểm thử phần mềm theo hướng kiểm thử hướng hành vi (BDD – Behavior Driven Testing) [2] là một khái niệm mở rộng của TDD (Test Driven Development). TDD là khái niệm kiểm thử theo hướng kiểm thử từng phần, viết ca kiểm thử [12] trước rồi lập trình sau. Trong kiểm thử hướng hành vi dựa trên yêu cầu của người sử dụng chúng ta xây dựng các ca kiểm thử. Một trong những điểm yếu khi lập trình phần mềm là rất khó để đáp ứng được đúng yêu cầu của người sử dụng, có nhiều nguyên nhân, trong đó có nguyên nhân là người lập trình không hiểu được yêu cầu người dùng.

Vì vậy nếu sử dụng được trực tiếp ngôn ngữ của người sử dụng vào các ca kiểm thử thì sẽ có được một phần mềm đúng với yêu cầu người sử dụng mà không lãng phí nhiều tài nguyên. Đồng thời kiểm thử tự động với mã kiểm thử hướng hành vi sẽ giúp tiết kiệm nguồn nhân lực kiểm thử, giảm thiểu tối đa chi phí làm phần mềm, sản phẩm. Qua tìm hiểu một số công cụ kiểm thử tự động trong kiểm thử hướng hành vi hiện nay sinh phương thức kiểm thử nhưng không sinh thân hàm kiểm thử. Ví dụ với công cụ kiểm thử tự động Cucumber, Từ kịch bản kiểm thử ngôn ngữ tự nhiên: Feature: search Wikipedia Scenario: direct search article Given Enter search term 'Cucumber' When Do search Then Single result is shown for 'Cucumber' 2 Thông qua công cụ kiểm thử tự động, các phương thức được sinh ra như sau: @Given ("^Enter search term 'Cucumber'$") public void enter_search_term_Cucumber() throws Throwable { // Write code here that turns the phrase above into concrete actions } @When("^Do search$") public void do_search() throws Throwable { // Write code here that turns the phrase above into concrete actions } @Then("^Single result is shown for 'Cucumber'$") public void single_result_is_shown_for_Cucumber() throws Throwable { // Write code here that turns the phrase above into concrete actions } Tuy nhiên, công cụ tự động hiện tại không sinh được thân hàm do vậy cần đưa phương án để sinh thân các phương thức để tự động kiểm thử với kịch bản kiểm thử BDD đã có.2 Giải pháp Giải pháp luận văn đưa ra là nghiên cứu sinh các mã kiểm thử tự động từ kịch bản kiểm thử hướng hành vi.

Đồng thời sử dụng framework Cucumber kết hợp tích hợp các công cụ để kiểm thử tự động trong kiểm thử hướng hành vi dựa trên viết mã kịch bản kiểm thử bằng ngôn ngữ tự nhiên có cấu trúc. Từ việc 3 nghiên cứu quy trình xử lý ngôn ngữ tự nhiên dựa trên NLP ( Natural Language 4 Processing) luận văn cũng đưa ra và phân tích tự động hóa trong kiểm thử hướng hành vi. Với một từ điển các ca kiểm thử trên ngôn ngữ tự nhiên, từ dữ liệu đó có một hành vi tương ứng khi đọc đến ca kiểm thử hành vi đối với phần mềm đang xây dựng. Khi đó, mỗi lúc gọi đến kịch bản kiểm thử sẽ dẫn đến hành vi xử lý trong phần mềm tương ứng khác nhau.

Luận văn đề xuất phương án xây dựng một bộ dữ liệu bao gồm các ca kiểm thử dưới dạng ngôn ngữ tự nhiên và các ca kiểm thử tự động sinh tương ứng. Từ dữ liệu đó, áp dụng ứng dụng NLP và công cụ kiểm thử tự động hướng hành vi để khi gọi đến ca kiểm thử, các kịch bản tự động sinh ra các bước kiểm thử hướng hành vi tương ứng. Tuy nhiên khối lượng dữ liệu là lớn, do vậy trong luận văn chỉ đưa ra phương pháp và sử dụng công cụ tự động trong kiểm thử hướng hành vi để sinh phương thức là các hàm mà chưa tự động hoá được hoàn toàn sinh các thân hàm kiểm thử. Từ việc chạy công cụ kiểm thử tự động trong kiểm thử dựa trên kịch bản BDD ta có thể thấy được quy trình tự động, cũng như phương pháp phát triển, cải tiến công cụ kiểm thử tự động hiện có.