Тестирование интерфейсов

Как правило, тестирование интерфейса выполняется в тех случаях, когда модули или подсистемы интегрируются в большие системы. Каждый модуль или подсистема имеет заданный интерфейс, который вызывается другими компонентами системы. Цель тестирования интерфейса – выявить ошибки, возникающие в системе вследствие ошибок в интерфейсах или неправильных предположений об интерфейсах.

Схема тестирования интерфейса показана на рисунке 8. Стрелки в верхней части схемы означают, что контрольные тесты применяются не к отдельным компонентам, а к подсистемам, полученным в результате комбинирования этих компонентов.

Данный тип тестирования особенно важен в объектно-ориентированном проектировании, в частности при повторном использовании объектов и классов объектов. Объекты в значительной степени определяются с помощью интерфейсов и могут повторно использоваться в различных комбинациях с разными объектами и в разных системах. Во время тестирования отдельных объектов невозможно выявить ошибки интерфейса, так как они являются скорее результатом взаимодействия между объектами, чем изолированного поведения одного объекта [4].

Рисунок 8 – Тестирование интерфейсов

Между компонентами программы могут быть разные типы интерфейсов и соответственно разные типы ошибок интерфейсов [4,5].

1. Параметрические интерфейсы. Интерфейсы, в которых ссылки на данные и иногда функции передаются в виде параметров от одного компонента к другому.

2. Интерфейсы разделяемой памяти. Интерфейсы, в которых какой-либо блок памяти совместно используется разными подсистемами. Одна подсистема помещает данные в память, а другие подсистемы используют эти данные.

3. Процедурные интерфейсы. Интерфейсы, в которых одна подсистема инкапсулирует набор процедур, вызываемых из других подсистем. Такой тип интерфейса имеют объекты и абстрактные типы данных.

4. Интерфейсы передачи сообщений. Интерфейсы, в которых одна подсистема запрашивает сервис у другой подсистемы посредством передачи ей сообщения. Ответное сообщение содержит результаты выполнения сервиса. Некоторые объектно-ориентированные системы имеют такой тип интерфейсов; например, так работают системы клиент/сервер [4,5].

Ошибки в интерфейсах являются наиболее распространенными типами ошибок в сложных системах [2] и делятся на три класса.

1. Неправильное использование интерфейсов. Компонент вызывает другой компонент и совершает ошибку при использовании его интерфейса. Данный тип ошибки особенно распространен в параметрических интерфейсах; например, параметры могут иметь неправильный тип, следовать в неправильном порядке или же иметь неверное количество параметров.

2. Неправильное понимание интерфейсов. Вызывающий компонент, в который заложена неправильная интерпретация спецификации интерфейса вызываемого компонента, предполагает определенное поведение этого компонента. Если поведение вызываемого компонента не совпадает с ожидаемым, поведение вызывающего компонента становится непредсказуемым. Например, если программа бинарного поиска вызывается для поиска заданного элемента в неупорядоченном массиве, то в работе программы произойдет сбой.

3. Ошибки синхронизации. Такие ошибки встречаются в системах реального времени, где используются интерфейсы разделяемой памяти или передачи сообщений. Подсистема – производитель данных и подсистема – потребитель данных могут работать с разной скоростью. Если при проектировании интерфейса не учитывать этот фактор, потребитель может, например, получить доступ к устаревшим данным, потому что производитель к тому моменту еще не успел обновить совместно используемые данные [3-5].

Тестирование дефектов интерфейсов сложно, поскольку некоторые ошибки могут проявиться только в необычных условиях. Например, пусть некий объект реализует очередь в виде структуры списка фиксированного размера. Вызывающий его объект при вводе очередного элемента не проверяет переполнение очереди, так как предполагает, что очередь реализована как структура неограниченного размера. Такую ситуацию можно обнаружить только во время выполнения специальных тестов: специально вызывается переполнение очереди, которое приводит к непредсказуемому поведению объекта [3-5].

Другая проблема может возникнуть из-за взаимодействий между ошибками в разных программных модулях или объектах. Ошибки в одном объекте можно выявить только тогда, когда поведение другого объекта становится непредсказуемым. Например, для получения сервиса один объект вызывает другой объект и полагает, что полученный ответ правильный. Если объект неправильно понимает вычисленные значения, возвращаемое значение может быть достоверным, но неправильным. Такие ошибки можно выявить только тогда, когда оказываются неправильными дальнейшие вычисления [4,5].

Несколько общих правил тестирования интерфейсов:

1. Просмотреть тестируемый код и составить список всех вызовов, направленных к внешним компонентам. Разработать такие наборы тестовых данных, при которых параметры, передаваемые внешним компонентам, принимают крайние значения из диапазонов их допустимых значений. Использование экстремальных значений параметров с высокой вероятностью обнаруживает несоответствия в интерфейсах.

2. Если между интерфейсами передаются указатели, всегда следует тестировать интерфейс с нулевыми параметрами указателя.

3. При вызове компонента через процедурный интерфейс необходимо использовать тесты, вызывающие сбой в работе компонента. Одна из наиболее распространенных причин ошибок в интерфейсе – неправильное понимание спецификации компонентов.

4. В системах передачи сообщений нужно использовать тесты с нагрузкой, которые рассматриваются в следующем разделе. Необходимо разработать тесты, генерирующие в несколько раз большее количество сообщений, чем будет в обычной работе системы. Эти же тесты позволяют обнаружить проблемы синхронизации.

5. При взаимодействии нескольких компонентов через разделяемую память следует разработать тесты, которые изменяют порядок активизации компонентов. С помощью таких тестов можно выявить сделанные программистом неявные предположения о порядке использования компонентами разделяемых данных.

6. Обычно статические методы тестирования более рентабельны, чем специальное тестирование интерфейсов. В языках со строгим контролем типов, например Java, многие ошибки интерфейсов помогает обнаружить компилятор. В языках со слабым контролем типов (например, С) ошибки интерфейса может выявить статический анализатор, такой как LINT (обеспечивает статическую проверку, эквивалентную проверке компилятором). Кроме того, при инспектировании программ можно сосредоточиться именно на проверке интерфейсов компонентов [3,5].