4.3 基于UML视图的测试用例设计

如果觉得流程图不能彻底解决问题、不够专业，就应该考虑用UML。写软件就好像建房子一样，系统越复杂，就越需要用专业的手段。如果软件系统复杂，UML就是一种有效的专业工具，可以帮助我们设计测试用例，甚至可以基于UML实现测试用例的自动生成。

UML视图比较多，在最新版本UML 2.4（目前还是Beta版本）中，将建模图形分为两大类，一类是结构图（Structure Diagram），描述软件系统及其组成部分的静态关系；另一类是行为图（Behavior Diagram），描述系统的动态信息，即系统随时间发生的一系列变化。这两部分图构成一个完整的描述体系，能够覆盖测试用例设计所需的各种手段，如图4-8所示。

UML 2.4 的静态结构图在原来的类图（Class Diagram）、对象图（Object Diagram）、包图（Package Diagram）、综合结构图（Composite Structure Diagram）、组件图（Component Diagram）、部署图（Deployment Diagram）和配置图（Profile Diagram）等的基础上，增加了模型图（Model Diagram）、表明图（Manifestation Diagram）、网络架构图（Network Architecture Diagram），描述能力和灵活性大大增强，可以描述任何复杂系统。

UML 2.4的动态行为图基本没有变化，主要是用例图（UseCase Diagram）、状态机图（State Machine Diagram）、活动图（Activity Diagram）和交互作用图（Interaction Diagram）。交互作用图又分为序列图（Sequence Diagram）、通信图（Commnication Diagram）、时间图（Timing Diagram）和交互概览图（Interaction Overview Diagram）。交互概览图，将活动图联系起来，形成完整的系统活动关系图。

在测试用例设计中，这些图都有帮助，但要看采用什么测试方法。例如，如果采用白盒测试方法，类图、对象图、组件图、配置图、时间图、通信图等对测试用例设计有更大帮助。如果采用黑盒测试方法，用例图、活动图、序列图等有更大帮助。如果介于黑盒测试方法和白盒测试方法之间，则综合结构图、状态机图、交互概览图能提供有效的帮助。

用例图可以帮助我们找到使用系统的各种用户角色，而且了解不同用户角色对系统操作的区别。用例图通常与软件应用场景紧紧联系在一起，从测试用例设计角度看，就是挖掘软件产品的不同应用场景，以便设计足够的测试用例覆盖这些场景。举一个例子，对于一个医院门诊预约系统，它的用户角色包括病人自己、病人家属、医生、医院门诊部、系统管理员等，如图4-9所示。病人自己可以预约看病的时间和医生，也可以取消相关预约，还可以让家属帮他（她）预约。在测试时，我们就要考虑这两种预约有什么不同，以及考虑“能否相互交叉取消”等问题。而对医生、医院门诊部等不同角色的用户，他们看到的信息应该是不一样的，医生希望看到自己在未来一周、一个月有多少病人，占用了哪些时间。而医院门诊部更关心今天各个医生的预约情况，以及如何检查医生门诊的状态等。基于用例图的一个用例，可以产生若干个测试用例，反过来，测试用例要覆盖所有的用例。

序列图不仅可以表示角色活动，理清先干什么事、后干什么事，而且可以帮助我们了解活动期间有哪些信息传递、信息又是如何传递的、返回什么样的信息给用户角色。通过序列图，可以描述对象之间的交互作用，这对白盒测试用例设计会有更大的帮助。对象拥有行为和状态，序列图描述了对象的行为的时间过程，而状态图可以描述对象状态的变化。在传统的方法中，我们常常根据系统状态发生的变化来设计测试用例，即功能图法，它根据状态迁移图来确定系统状态变化的路径，进而设计相应的测试用例来覆盖状态变化的路径。而UML状态图则是以更低层次、更准确的办法来描述对象的状态变化，但从本质上看，两者没有什么区别，只是UML状态图更专业、更系统地描述对象的状态变化，以及事件的触发机制。

活动图可以描述两个或者更多类对象之间的过程控制流，而且适合在业务单元的级别上对更高级别的业务过程进行建模，而且也更容易理解，这对测试用例设计很有用。活动图实际上是一种特别的流程图，从这个意义上说，它和4.2节讨论的“基于流程图设计测试用例”是完全相通的。活动图和状态图也有类似的作用，只是状态图把焦点集中在过程中的对象身上，而活动图则集中在一个过程的流程上，并能够揭示各项活动之间的依赖关系。在设计测试用例时，依赖关系也是我们关注的焦点。如果设计人员、编程人员忽视了某种依赖关系，就会引入严重的缺陷。依赖关系的考察，是测试用例的重要组成部分。例如，如图4-10所示的ATM取钱过程的活动图，显示出密码验证、账户余额等依赖关系。