基于质量属性的软件测试力系统分析架构

摘  要： 在深入研究软件测试过程和技术实践的基础上，提出了软件测试力概念，构建了软件测试力系统(STPS)体系结构。以此为基础，通过分析STPS关键需求，确立系统的质量因素，构架了基于质量属性的STPS结构模型。从而实践了构架技术与行业实际的有效结合，促进了软件构架技术在软硬件融合的系统构架中的应用，为进一步研究STPS高效的运行机理奠定了基础。  
关键词： 软件测试；软件构架；软件质量；质量属性；软件测试力系统；构件
   　在测试技术发展的同时，测试全过程的行为和管理显得尤为重要。一个成功的测试项目，离不开对测试过程科学的组织和监控，高质量的过程体系已成为测试成功的重要保证。但是，就目前软件工程发展的状况而言，普遍存在测试活动组织性、计划性不强，测试管理不完善，测试流程不标准，测试过程失控，测试效率低下，以致影响整个软件工程质量的现象。为此，本文分析和研究软件测试全过程活动，以可管理性、高效率、可扩充性等质量需求为核心，以最终的“规划与准备”、“测试执行”、“监督与度量”、“分析与表达”、“结果与反馈”的功能集成为主线，构造了STPS管理软件构架，以实现领域构架到软件构架的映射[1]，促进软件测试理论的进一步研究和软件测试体系的建构。
　软件测试力是指围绕软件产品测试所拥有的独特测试资源和整合这些资源所形成的高效持续的测试能力。软件测试力系统STPS(Software Testing Power System)是包括测试工程管理和测试工程技术的一个完整实体，是测试全过程活动的集成体系，是包括软件系统的测试系统。STPS内涵丰富，影响要素众多，且各要素间存在着复杂的多层次、非线性相互作用，是一个开放式、可集成的复合系统[2]。
测试力的概念是针对测试系统效力提出来的，其目的是整合测试所涉及的所有软硬件资源，用系统工程观点来研究测试全过程活动，以提高测试系统的效能。
软件构架是对系统整体组织结构和控制结构的刻画，它包括系统中各计算单元构件的功能分配、各单元之间的高层交互连接器说明以及软件构架的约束[3]。
　软件构架体现在系统高层次的抽象，着重解决软件系统的结构和需求向实现平坦过渡的问题[4]。研究软件体系结构的目的是为软件系统提供合理的构架，重点解决应用系统开发中的总体结构问题，用以实现既定的商业目标和系统的质量属性。
　软件构架是软件开发领域的一门新兴学科，是软件业的一个重要的研究领域，正受到越来越多的关注。但目前构架技术及应用还处于研究发展阶段，存在很多不足：(1)无论从技术角度还是从管理角度，针对实际软件开发组织的、有关如何管理软件构架的实用研究文献十分缺乏。(2)现有的构架多侧重于软件构架，对于软件、硬件、过程、管理及目标相结合的系统构架研究较为少见，更是很少有关于如何把系统构架与行业或组织的实际情况结合起来的探讨。(3)现有构架只依据静态的系统目标来设计，没有考虑动态的过程，如人力资源、进度要求以及开发环境的满足情况等。
　因此，在分析测试活动全过程的基础上，提出测试力及其系统概念，分析和研究软件测试的体系结构，并用STPS来描述全过程活动，用全过程构架建立STPS结构模型，将有助于测试全过程的行为管理，提高STPS的质量。同时，通过构架实践，实现了软件构架技术在结合了环境、过程、管理和目标的系统构架中的应用，推动了领域构架转化为软件构架的进一步研究，为促进测试领域向系统化、专业化、高效化方向发展。
1 STPS结构与目标
　STPS涉及到环境、过程、管理、软硬件和目标等因素，是技术、商业和社会等诸多因素作用的结果。STPS结构不同于一般的系统管理结构，它是系统中的系统，是静态和动态结合的过程管理。
1.1 STPS结构
　根据测试力的定义及参考相关文献，可将测试力分为硬力和软力两大部分[5]。硬力由环境力、设施力、科技力、劳动力、结构力和聚集力组成；软力由文化力、制度力、管理力、发展力和秩序力组成。硬力为弓，软力为弦，测试力为箭，三方共同作用形成测试力的“弓弦箭”模型。“弓弦箭”模型的关注点是“能力”、“效力”问题，这正好体现了STPS的本质要求。
　STPS由基础环境要素、测试要素和目标要素构成。测试要素又由5个相互关联、相互作用的测试执行过程组成。具体来说，STPS包括人员、设施环境、物资技术、管理制度、测试执行全过程以及系统目标等元素，并由数据、行动、设备、事件和线索来构造[6]。为方便分析，将STPS的结构按工程的思想物化为测试输入、测试生产和测试输出等工程行为过程，与之对应，系统分为如图1所示的三个作用组件。
   
   　(1)输入组件：是STPS起到保障作用的条件域，包括人员、设施环境、管理制度、激励机制，产业发展水平、学科体系状况以及测试在软件开发过程中的地位等因素，其数据的表现形式是人力、资源力、技术力、管理力与领域状况力。输入域是实现系统需求的条件和基础。
　(2)测试组件：是决定STPS成效的关键过程域，包括测试规划和准备、测试执行、监测和度量、分析和表达、结果反馈五个阶段[7-8]，这五个阶段阶段相互联系又相互影响，在域内部形成一个行为闭合回路。另外，此域也有一些内部的作用子要素在起作用，如测试行为中各阶段的技术、方法的使用和过程设计；软件开发模式下对测试模型和评估测量方式的选择等。测试生产域是主要实现系统需求的关键域。
　(3)输出组件：是STPS自身质量的保证体系，也是STPS的目标域，包括：实现对业务和系统进行正确测试、分析和报告的功能因素；可管理、高效率、正确性、可更改的系统质量因素；测试的质量、效率、进度和成本收益等测试商业因素；改革、创新和发展目标因素。每一个因素又由多个属性来刻画。追求质量更好、效率更高、进度更快和低成本、高效益以及实现商业目的是STPS的最终目标，也是其自身功能完善和可持续发展的内在驱动力。
1.2 STPS目标
　STPS的作用：一是完成具体软件项目的测试，实现其功能目标；二是在不断提高系统质量目标的同时，以实现其商业目标。STPS需求可由以下四方面来描述：
　(1)功能目标：STPS要实现的功能是要在各子系统及组件的共同作用下，有效地完成项目业务的测试过程，实现对软件制品所期望的各项测试，以实现自己的功能目标(测试、分析和报告)。
　(2)质量目标：STPS对软件制品进行测试时整体所表现出来的性能和能力，它用质量属性来度量，用构架来实现。STPS质量目标包括可管理性、高效率和正确性、可扩充性、可更改性等质量属性。
　(3)商业目标：STPS商业目标需求要用对某具体业务项目测试来衡量，即希望测试某具体项目时测试的质量、进度和效率要好，以此实现SPTS系统的整体工作质量、效力和效益。
　(4)发展目标：STPS的改革、创新和发展。
2 STPS构架因素
2.1 构架商业周期
　构架是技术、商业和社会等诸多因素作用的结果，而构架又能返回并影响到开发环境，这种相互影响的周期，称为构架商业周期(ABC)[9]。ABC陈述了当设计师开始构建系统时的各种影响因素，并指出了特定的质量属性需求通常产生于组织的业务目标。STPS系统根据涉众及质量属性所构架的商业周期如图2所示。这里的最终用户是测试人员，用户则是测试组织。