【IT168 技术文档】摘要
在测试自动化中，测试代码中不仅仅包含测试逻辑，还包含许多其他代码，比如URL拼接、html/xml解析、访问UI控件，等等。若把测试逻辑与这些无关代码混在一起，测试逻辑将会很难理解，也不容易维护。本文会介绍如何用分层结构来解决测试自动化中遇到的这些问题。在这个分层结构中，测试自动化代码会被分成三层：(1)测试用例层，表达应用程序的测试逻辑。(2)领域层，用业务领域术语来给待测系统建模，封装HTTP请求、浏览器控制、结果解析逻辑等，给测试用例层提供一个接口。(3)待测系统层，第2层构建在这一层之上。
问题
QA的工作包括设计测试用例、探索性测试(exploratory testing)及回归测试，等等。这些工作有的依靠QA的聪明才智， 而有的却只是重复劳动(例如回归测试)。随着系统中不断地加入新功能，回归测试这类工作耗费的时间也越来越多。
测试自动化可以解决这个问题。测试自动化后，重复性的劳动会由计算机来做，而测试用例都用计算机程序来表述， 因此QA可以从重复劳动中解脱出来，有更多的时间用在创造性的工作上来。
在测试自动化中，测试代码并不仅仅包含测试逻辑，也包含许多其他的支撑代码，例如URL拼接、HTML/XML解析、UI控件访问等。 例如要测试一个能接受不同搜索参数，并返回包含特定信息的XML(例如用户数据)的web服务，测试代码需要：
1. 根据待测操作拼接URL
2. 使用HTTP库发起HTTP请求
3. 读取web服务器返回的信息，并解析数据
4. 对比返回的数据与期望数据
解决方法
软件开发领域曾遇到过同样的问题，并找到了解决方法，即‘层次结构’(Layered Architecture)。引用《领域驱动设计--软件核心复杂性应对之道》('Domain-driven design: tackling complexity in the heart of software')一书：
“分层结构的价值在于每一层只关注于程序的特定方面。这使得每个方面的设计都很紧凑，也更容易理解。当然，使用层次结构的最重要原因是把各个重要的方面都分隔开。“
虽然测试自动化领域关注的是测试领域，但是所遇到的问题的本质却是一样的，因此可以应用相似的解决方案：
测试用例层包含许多测试用例。这些测试用例都是基于领域层的。领域层用领域语言封装了待测系统。
领域层直接访问待测系统。
例子
假设我们要测试一个restful web服务。通过这个web服务，我们可以用电话作为关键字搜索客户信息。
要调用这个web服务，需要发起以下格式的HTTP请求：
http://{endpoint}/subscribers?telephoneNumber={telephoneNumber}
服务端返回的以竖线分割的数据包含客户的姓名、电话、地址及其他信息：
13120205504|ST|C|SQ|112|||FIRST|ST|W|Riverfront|BC|010|68930432|
测试这个服务的用例为：(1)用能精确匹配一个用户的电话作为关键字搜索，(2)用能精确匹配多个用户的电话作为关键字搜索，(3)用 不完整电话作为关键字搜索等。用例的完整程度完全取决于QA的想象能力。
对于每个测试用例，执行的数据基本上都一样：(1)拼装包含电话号码关键字的URL，(2)用HTTP库发出HTTP GET请求，(3)解析数据， (4)把真实值与期望值做比较。为了避免上面提到的问题，我们在这里采用分层结构：
测试用例层
这一层的具体实现方式与采用的测试框架有关。在这个例子中，我们采用C#及NBehave。
public class SearchCustomerbyTelephoneNumberStory: TestBase
{
[Scenario]
public void SearchWithAPhoneNumberWhichHasAnExactMatch()
{
story.WithScenario("Search with a phone number which has a exact match")
.Given(AN_ACCOUNT_WITH_PHONE_NUMBER, "01068930432", EMPTY_ACTION)
.When(SEARCH_WITH, "01068930432",
SEARCH_WITH_ACTION)
.Then(ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED, "13120205504",
ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED_ACTION)
.Given(AN_ACCOUNT_WITH_PHONE_NUMBER, "01062736745")
.When(SEARCH_WITH, "01062736745")
.Then(ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED, "12666056628");
}
[Scenario]
public void SearchWithPartialPhoneNumber()
{
story.WithScenario("Search with partial phone number")
.Given(THREE_ACCOUNTS_WITH_PHONE_NUMBER_STARTS_WITH, "0106", EMPTY_ACTION)
.When(SEARCH_WITH, "0106", SEARCH_WITH_ACTION)
.Then(ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED, "13120205504",
ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED_ACTION)
.And(ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED, "12666056628")
.And(ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED, "17948552843");
}
[Scenario]
public void SearchWithAPhoneNumberWhichHasSeveralExactMatches() {...}
[Scenario]
public void SearchWithNonExistentPhoneNumbers() {...}
[Scenario]
public void SearchWithInvalidPhoneNumberValues() {...}
...
...
}
这些测试用例用C#写成，但是很接近英语，即使非技术人员也可以读懂。 (请参照Martin Fowler的 BusinessReadableDSL )。这样，其他的团队成员，特别是对领域更熟悉的业务人员，可以很容易的读懂测试用例， 因此也更可能指出测试中遗漏的案例及场景。
若采用支持以自然语言形式书写测试用例的框架(例如Ruby平台下的Cucumber)则会更好。
以"ACTION"结尾的变量为lambda表达式。他们是真正的测试逻辑。
SEARCH_WITH_ACTION会向web服务发出请求，并会解析返回的以竖线分割的数据。类CustomerService和Subscriber在领域层中，他们 会在多个测试中重复使用。
phoneNumber =>
{
subscribers = customerService.SearchWithTelephoneNumber(phoneNumber);
};
ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED_ACTION is for verifying the data
ACCOUNT_INFORMATION_SHOULD_BE_RETURNED_ACTION =
accountNumber =>
{
//Get expected subscriber from fixture
Subscriber expected = SubscriberFixture.Get(accountNumber);
CustomAssert.Contains(expected, subscribers);
}；
领域层
CustomerService类以真实web服务的名称命名。在需求文档、日常对话、架构图以及代码中，都用这个名称来指代此web服务。 使用统一的名称，能除去二义，提高沟通效率。
{
public Subscriber SearchWithTelephoneNumber(string telephoneNumber)
{
string url =
string.Format(
"{0}/subscribers?telephoneNumber={1}",
endpoint, telephoneNumber);
//Send http request to web service, parse the xml returned,
//populate the subscriber object and etc.
return GetResponse(url);
}
...
}
Subscriber类建模了用户。比起用竖线分割的字符串，增加一层数据抽象，用对象表示返回的数据，能使 测试更容易理解(你应该不会偏好用pipedData[101]表示电话号码吧?)。
{
public string AccountNumber { get; set; }
public string FirstName { get; set; }
public string Surname { get; set; }
public string TelephoneNumber { get; set; }
...
}
有了这些领域模型，测试就能直接构建在这些对象上了。例如，可以如此验证所返回的用户名为'Bei'：
Assert.AreEqual("Bei", subscriber.FirstName);
或者电话号码以'010'开始：
Assert.IsTrue(subscriber.TelephoneNumber.StartsWith("010"));
点击这里可以下载到样例代码。代码中演示了如何用分层架构组织测试自动化代码。 你可以在Visual Studio 2008中打开项目，也可以在命令行运行执行'go.bat’来运行所有测试。 'go.bat’运行完后会将测试结果保存在'artifacts’文件夹。源代码中包含三个项目。 名称以with ‘Client’的项目包含领域层。以'Client.Spec’结尾的项目为领域层对应的单元测试(TDD)。'Stories’项目包含测试用例层。这份源代码由真实项目中来，并作了相应修改。某些类返回了硬编码的值，是为了不访问真实的web服务。
这如何能解决问题?
1. 问题：'测试逻辑难以理解和修改'。现在我们有了一个单独的层表示测试逻辑。这层构建在领域层之上，因此测试可以 很用简洁、紧凑的自然语言形式表述，因此阅读、理解、推理和修改测试用例的难度，更取决于编码人员的语言能力，而非编码水平。
2. 问题：'测试很脆弱'。因为我们有一个单独的层把测试用例和待测系统隔离开，若待测系统有任何变化，只有此层 会受到影响。只要在此层做相应修改，构建于此层之上的测试用例仍然可以执行。
3. 问题: '维护开销大'。因为有了领域层的封装，各个测试用例中不会再有重复代码。要做修改，也只需修改一处。此外， 因为领域模型直接针对待测系统建模，代码也跟容易理解和修改。
常见问题解答
问题：这个方法看起来有些复杂，必须要这么做吗?
回答：这主要取决于待测系统的规模和复杂程度。如果系统规模较小、业务逻辑相对简单，这个方法就过于笨重了。在这种情况下，甚至连测试自动化都可能是浪费时间。如果只花几分钟时间就能手动测试整个系统，那还自动化干什么呢?若系统较为复杂，把测试逻辑和支持代码混合在一起问题应该不大。而对业务逻辑复杂、规模庞大的系统(也就是说，大部分企业级应用) 我偏好这种方式。
问题：若采用这种结构，那么在开始‘真正’的测试前，需要投入一定时间搭建整个结构，会不会很浪费时间?
回答：这只是另外一种组织代码的方式。即使代码不按照这种方式组织，还是要写代码拼装URL、解析XML / HTML、验证测试结果。采用这种结构，只需要把代码拆分到不同的类及方法中。此外，没有必要一次完成整个结构。可以根据当前的测试需要，逐步完成整个结构。
问题：完成这个结构需要相当的面向对象知识，并不是所有QA都可以做。
回答：实际上测试自动化并不只是QA的职责。项目中其他成员，包括开发人员，也可以参与。
开发人员有很强的编程功底，编写出的代码质量也相对较高，因此可以负责领域层。而QA擅长设计测试用例、找出各种边界测试条件，因此可以负责测试用例层。
