Softwarequalitätssicherung durch automatischen Test

Fraunhofer FIRST präsentiert auf der CeBIT 2003 ein System zur automatischen Testfallgenerierung für die Softwareproduktion: Halle 11, Stand A 24, Exponat VS 07

Blau blinkt der Bildschirm: „Der schwere Ausnahmefehler XY ist an Stelle Z aufgetreten.“ Wer kennt dieses Problem nicht? Kaum etwas ärgert Kunden so sehr wie Software mit Funktionsmängeln, die durch Programmier- oder Spezifikationsfehler entstanden sind. Um ihr reibungsloses Funktionieren sicher zu stellen, muss die neu entwickelte Software umfangreiche Tests durchlaufen, bevor sie implementiert und vermarktet werden kann. Da Software viele Anforderungen (Spezifikationen) erfüllen muss, ist hierzu eine große Menge an passenden Testfällen notwendig.

Die gegenwärtige industrielle Praxis des Testens von Software ist manuell, ad hoc und somit unsystematisch. Softwarefehler werden daher oft spät entdeckt und die Korrektur dieser Fehler ist sehr kostspielig. Die Lösung für dieses Problem bietet QUASAR, ein neuartiges System zur automatischen Generierung von Testfällen und Durchführung von Tests, das vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST in Berlin entwickelt wurde.

Methodik

Der Testprozess basiert auf Statechart-Spezifikationen, die den formalen Anteil von Anforderungsspezifikationen bilden. Statecharts sind grafische Spezifikationssprachen, mit denen das reaktive Verhalten von Systemen definiert werden kann. Sie sind insbesondere zur Spezifikation von eingebetteten Systemen geeignet (z. B. von Softwarecontrollern in Automobilen), da das reaktive Ver-halten der wichtigste Aspekt in solchen Systemen ist.

Normalerweise kann die Ableitung von Testfällen jedoch nicht direkt auf einer solchen Anforderungsspezifikation basieren. Erstens enthält eine Anforderungsspezifikation in den meisten Fällen nicht alle relevanten Informationen, die für ein bestimmtes Testziel benötigt werden; sie muss folglich entsprechend angereichert werden. Zweitens umfasst sie normalerweise Details, die für ein bestimmtes Testziel nicht relevant sind. Um eine effiziente Ableitung von Testfällen zu ermöglichen, müssen die relevanten Informationen deshalb extrahiert werden. Eine Anforderungsspezifikation wird also hinsichtlich derjenigen Aspekte bearbeitet, auf die das betrachtete Testziel ausgerichtet ist, z.B. Sicherheit, Leistung oder – wie in QUASAR – funktionale Aspekte. Für einen bestimmten Aspekt relevante Informationen werden innerhalb von Systemblöcken organisiert, die testorientierte funktionale oder konzeptuelle Blöcke darstellen. Die Generierung von Testfällen aus Systemblöcken ist ein zweistufiger Prozess. Im ersten Schritt werden Systemblöcke in Testspezifikationen transformiert, die in Form von Statecharts ausgedrückt werden. Im zweiten Schritt werden Testfälle aus der Testspezifikation erzeugt.

Testfallgenerierung

Zur Automatisierung des zweiten Schritts wurde in QUASAR ein formaler Ansatz entwickelt, der Testfälle aus objektorientierten Statecharts generiert, wie sie in der Unified Modeling Language (UML) verwendet und durch Entwicklungswerkzeuge wie I-Logix Rhapsody unterstützt werden. Die Eingabe in das Werkzeug ist ein einzelnes Statechart. Das Werkzeug erzeugt eine Menge von Testfällen, die wieder in Form von Statecharts ausgedrückt sind. Sie werden benutzt, um Stimuli für das zu testende System zu erzeugen und seine beobachteten Reaktionen zu beurteilen. Ein wesentlicher Beitrag der Arbeiten ist die Konkretisierung der wagen (losen) UML-Semantik objektorientierter Statecharts.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Holger Schlingloff
Telefon 030 – 6392-1907, Fax -18 05
E-mail: holger.schlingloff@first.fraunhofer.de