Luận án tiến sĩ Chu Thị Minh Huệ: Kiểm thử dựa trên mô hình & mô hình hóa chuyên biệt miền

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Chu Thị Minh Huệ KIỂM THỬ DỰA TRÊN MÔ HÌNH VỚI CÁCH TIẾP CẬN MÔ HÌNH HÓA CHUYÊN BIỆT MIỀN LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Kiểm thử dựa trên mô hình với cách tiếp cận mô hình hóa chuyên biệt miền” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.  Tôi đã trích dẫn đầy đủ các tài liệu tham khảo, công trình nghiên cứu liên quan ở trong nước và quốc tế. Ngoại trừ các tài liệu tham khảo này, luận án hoàn toàn là công việc của riêng tôi.

 Trong các công trình khoa học được công bố trong luận án, tôi đã thể hiện rõ ràng và chính xác đóng góp của các đồng tác giả và những gì do tôi đã đóng góp.  Luận án được hoàn thành trong thời gian tôi làm Nghiên cứu sinh tại Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tác giả: Hà Nội: i LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi muốn bày tỏ sự biết ơn đến PGS. Nguyễn Ngọc Bình và TS.

Đặng Đức Hạnh, cán bộ hướng dẫn, các thầy đã trực tiếp giảng dạy và định hướng tôi trong suốt thời gian học cao học, thực hiện luận văn thạc sĩ cũng như luận án này. Một vinh dự lớn cho tôi được học tập, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của các Thầy. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô trong Bộ môn Công nghệ phần mềm vì sự giúp đỡ của các Thầy Cô về các đóng góp rất hữu ích cho luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin, Phòng Đào tạo và Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Tôi cũng bày tỏ sự biết ơn đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã tạo điều kiện về thời gian và tài chính cho tôi thực hiện luận án này. Tôi muốn cảm ơn đến Ban chủ nhiệm, các cán bộ, giảng viên Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã cổ vũ động viên và sát cánh bên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi muốn cảm ơn đến tất cả những người bạn của tôi, những người luôn chia sẻ, động viên tôi bất cứ khi nào tôi cần và tôi luôn ghi nhớ điều đó. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đối với cha mẹ, chồng, con và gia đình đã luôn ủng hộ và yêu thương tôi một cách vô điều kiện.

Nếu không có sự ủng hộ của gia đình và chồng con tôi không thể hoàn thành được luận án này. ii iii TÓM TẮT Luận án này trình bày một số phương pháp cho phép sinh tự động các ca kiểm thử chức năng mức hệ thống từ các ca sử dụng áp dụng các kỹ thuật kiểm thử dựa trên mô hình với hướng tiếp cận mô hình hóa chuyên biệt miền (Domain Specific Modeling - DSM ). Cụ thể, luận án quan tâm đến phương pháp đặc tả rõ ràng các ca sử dụng và các ca kiểm thử bằng các mô hình trong các ngôn ngữ mô hình hóa chuyên biệt miền và phương pháp chuyển tự động các mô hình ca sử dụng sang mô hình ca kiểm thử trong các ngôn ngữ đặc tả chuyên biệt miền. Các đóng góp chính của luận án như sau.

Đề xuất ngôn ngữ USL (Use Case Specification Language) để đặc tả rõ ràng các ca sử dụng, hướng đến khả năng sinh tự động các chế tác phần mềm (software artifacts) khác nhau trong quy trình phát triển phần mềm bằng các chuyển đổi mô hình. Ngôn ngữ được xây dựng với cách tiếp cận mô hình hóa chuyên biệt miền. Xây dựng ngôn ngữ TCSL (Test Case Specification Language) để đặc tả rõ ràng các ca kiểm thử. Ngôn ngữ được xây dựng với cách tiếp cận mô hình hóa chuyên biệt miền.

Đề xuất một phương pháp USLTG (USL-based Test Generation) để sinh tự động các ca kiểm thử từ ca sử dụng bằng cách chuyển đổi tự động các mô hình USL vào trong một mô hình TCSL. Xây dựng bộ công cụ hỗ trợ USL để hiện thực hóa những đề xuất của luận án. Bộ công cụ hỗ trợ USL cho phép tích hợp ngôn ngữ USL vào trong phương pháp phát triển phần mềm hướng mô hình. Cụ thể, bộ công cụ cung cấp trình soạn thảo để tạo các mô hình USL một các trực quan và cung cấp các bộ sinh tự động các chế tác khác nhau từ mô hình.

Trọng tâm chính của luận án này là sinh các ca kiểm thử tự động từ các mô hình USL. Ngoài ra, luận án cũng trình bày các ví dụ nghiên cứu được áp dụng cho các phương pháp của luận án, cung cấp các đánh giá của ngôn ngữ USL với các ngôn ngữ đặc tả khác, và so sánh phương pháp USLTG với một số phương pháp sinh ca kiểm thử từ ca sử dụng khác. Từ khóa: ca sử dụng, ca kiểm thử, sinh ca kiểm thử tự động, mô hình hóa chuyên biệt miền, USL, TCSL, USLTG. Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh mục các từ viết tắt vii Danh mục các bảng ix Danh mục các hình vẽ x Danh mục các thuật toán xii Danh mục các đặc tả xiii Chương 1.2 Mục tiêu nghiên cứu và các đóng góp chính của luận án .3 Cấu trúc luận án.

KIẾN THỨC CƠ SỞ 11 2.1 Kiểm thử dựa trên ca sử dụng .1 Kiểm thử phần mềm .2 Ca sử dụng .3 Xây dựng các ca kiểm thử từ ca sử dụng .2 Mô hình hóa chuyên biệt miền .1 Một số khái niệm cơ bản .2 Phương pháp xây dựng DSML .3 Xây dựng DSML trong Eclipse .3 Chuyển đổi mô hình .1 Chuyển đổi mô hình sang mô hình. 32 iv Nội dung v 2.2 Chuyển đổi mô hình sang văn bản .4 Ngôn ngữ ràng buộc đối tượng OCL .1 Cơ bản về OCL .2 Công cụ hỗ trợ OCL .5 Tổng kết chương. ĐẶC TẢ CA SỬ DỤNG THEO HƯỚNG MÔ HÌNH HÓA CHUYÊN BIỆT MIỀN 47 3.2 Các nghiên cứu liên quan .3 Xác định miền cho ngữ cảnh đặc tả ca sử dụng .4 Cú pháp của USL .1 Cú pháp trừu tượng của USL .2 Các luật hợp lệ trên siêu mô hình của USL .3 Cú pháp cụ thể của USL .5 Ngữ nghĩa hình thức của mô hình USL .6 Chuyển đổi mô hình USL .1 Sinh các ca kiểm thử .2 Sinh các mô hình cấu trúc và mô hình hành vi .7 Tổng kết chương. PHƯƠNG PHÁP SINH TỰ ĐỘNG CÁC CA KIỂM THỬ TỪ MÔ HÌNH CA SỬ DỤNG VÀ MÔ HÌNH KHÁI NIỆM MIỀN CỦA HỆ THỐNG 82 4.2 Các nghiên cứu liên quan .3 Tổng quan phương pháp đề xuất .4 Ngôn ngữ đặc tả các ca kiểm thử TCSL .1 Xác định miền cho ngữ cảnh đặc tả ca kiểm thử chức năng .2 Định nghĩa siêu mô hình TCSL .5 Chuyển đổi mô hình từ USL sang TCSL .1 Xác định tiêu chí phủ .2 Sinh các kịch bản ca sử dụng và các ràng buộc .3 Sinh các bộ dữ liệu đầu vào kiểm thử .4 Sinh mô hình TCSL .6 Tổng kết chương.

THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 111 Nội dung vi 5.2 Công cụ hỗ trợ USL .3 Ví dụ minh họa .1 Đánh giá ngôn ngữ USL .2 Đánh giá phương pháp sinh các ca kiểm thử USLTG .5 Tổng kết chương. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 134 6.1 Các đóng góp của luận án .2 Hướng phát triển. 137 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Dạng đầy đủ Diễn giải ATL ATLAS Transformation Ngôn ngữ chuyển đổi ATLAS Language DSL Domain-Specific Language Ngôn ngữ chuyên biệt miền DSM Domain-Specific Modeling Mô hình hóa chuyên biệt miền DSML Domain-Specific Modeling Ngôn ngữ mô hình hóa Language chuyên biệt miền EMF Eclipse Modeling Framework Khung mô hình hóa eclipse GMF Graphical Modeling Khung mô hình hóa Framework đồ họa KDTF Keyword-Driven Testing Khung kiểm thử Framework hướng từ khóa LTS Labelled Transition System Hệ thống chuyển được gán nhãn MBT Model-Based Testing Kiểm thử dựa trên mô hình MDD Model-Driven Deverlop Phát triển hướng mô hình MDE Model-Driven Engineering Kỹ nghệ hướng mô hình MOF Meta-Object Facility Phương tiện siêu đối tượng M2M Model to Model Mô hình sang mô hình M2T Model to Text Mô hình sang văn bản NLP Natural Language Processing Xử lý ngôn ngữ tự nhiên vii Danh mục các từ viết tắt viii NTD Navigational Development Các kỹ thuật phát triển Techniques điều hướng RNL Restricted-form of Natural Định dạng bị giới hạn Language của ngôn ngữ tự nhiên RSL Requirements Specification Ngôn ngữ đặc tả yêu cầu Language RUCM Restricted Use Case Mô hình hóa ca sử dụng Modeling được giới hạn OMG Object Management Group Nhóm quản lý đối tượng OCL Object Constraint Language Ngôn ngữ ràng buộc đối tượng TCSL Test Case Specification Ngôn ngữ đặc tả Language ca kiểm thử TSL Test Specification Language Ngôn ngữ đặc tả kiểm thử UCTM Use Case Test Model Mô hình kiểm thử ca sử dụng UML Unified Modeling Language Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất USL Use Case Specication Ngôn ngữ đặc tả ca sử dụng Language USLTG USL-based Test Generation Sinh kiểm thử dựa trên mô hình USL XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng DANH MỤC CÁC BẢNG 2.1 Một mẫu mô tả ca sử dụng .2 Các kịch bản của ca sử dụng Đăng nhập .3 Các ca kiểm thử cho ca sử dụng Đăng nhập .4 Các ca kiểm thử của ca sử dụng Đăng nhập với các giá trị xác định .1 Mô tả của ca sử dụng Lend book .2 Các ký hiệu đồ họa của các khái niệm trong USL .3 Danh sách các hàm được định nghĩa trong D .4 Ngữ nghĩa dựa trên LTS của các khái niệm USL cơ bản .1 Hai ca kiểm thử của ca sử dụng Lend book .1 Mô tả ca sử dụng Withdraw .2 Các biến đầu vào và các điều kiện gác đã được xử lý của các kịch bản ca sử dụng Withdraw .3 Các đối tượng EV được sinh của các kịch bản ca sử dụng Withdraw .4 Các ca kiểm thử được sinh của ca sử dụng Lend book .5 So sánh khả năng diễn tả giữa các ngôn ngữ đặc tả ca sử dụng 124 5.6 Số các kịch bản được sinh trong một số nghiên cứu .7 Sự so sánh các thông tin được xác định và ngôn ngữ đặc tả kiểm thử của các phương pháp. 131 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 1.1 Ngữ cảnh nghiên cứu, phương pháp thực hiện, và các đóng góp của luận án.2 Cấu trúc luận án.