CWMT:一种基于并发机制的弱变异测试加速技术

变异测试是一种基于故障的软件测试技术,广泛用来评估测试用例集的充分性与软件测试技术的有效性.尽管变异测试具有较强的故障检测能力,但由于变异体数量多与变异执行时间长导致了高昂的计算开销,限制了其在测试实践中的应用.已有研究从两个维度研究如何降低变异测试的计算开销:(1)变异体精简.通过不同策略减少变异体的数量,往往减弱变异测试的故障检测能力;(2)变异执行加速.通过优化变异测试的执行过程,缩短变异执行的时间.通过分析变异测试过程的特点,不难发现多个变异体之间存在大量重复执行的代码.本文从缩短变异测试执行时间的角度出发,提出了并发弱变异测试,通过并发控制和程序合成相结合的手段优化变异体的执行过程,减少变异体的执行开销.具体说来,并发弱变异测试融合了并发与弱变异两种变异执行的加速机制:并发机制通过共享某个程序块的不同变异体在变异位置之前的程序状态来缩短变异位置前的执行时间;弱变异机制通过比较源程序与变异体在变异位置之后的程序状态确定测试是否通过来缩短变异位置后的执行时间.采用12个C程序以经验研究的方式评估了所提方法的有效性和优化效率,分析了影响优化效率的因素,并比较了所提方法与传统变异测试、弱变异测试、并发变异测试等3种基线技术的性能.实验结果表明,本文提出的并发弱变异测试技术显著提升了变异测试的效率,即减少90%以上的编译时间和70%以上的执行时间.

消息传递并行程序的弱变异测试及其转化

并行程序执行的不确定性,增加了测试的复杂性和难度.研究消息传递并行程序的变异测试,提出其弱变异测试转化方法,以提高该程序变异测试的效率.首先,根据消息传递并行程序包含语句的类型和语句变异之后导致的变化构建相应的变异条件语句;然后,将构建好的所有变异条件语句插入到原程序中,形成新的被测程序,从而将原程序的弱变异测试问题转化为新程序的分支覆盖问题.这样做的好处是,能够利用已有的分支覆盖方法解决变异测试问题.将该方法应用于8个典型的消息传递并行程序测试中,实验结果表明,该方法不但是可行的,也是必要的.

基于统计分析的弱变异测试可执行路径生成

变异测试是一种面向缺陷的软件测试技术,然而高昂的测试代价,影响了其在实际程序测试的应用.Papadakis等人将某一程序的弱变异测试问题,转化为另一程序的变异语句真分支覆盖问题,以期采用已有的分支覆盖方法,生成变异测试数据.但是,上述方法使得转化后程序包含大量的变异分支,增加了分支覆盖测试数据生成的难度.如果采用合适的方法,约简转化后程序中包含的变异分支,并依所属的路径,对约简之后的变异分支分组,那么,将能够利用已有的路径覆盖测试方法,生成高质量的变异测试数据,从而提高弱变异测试的效率.但是,如何基于某一程序和变异体,生成可执行路径,至今缺乏有效的方法.鉴于此,文中通过考察变异语句真分支之间的相关性,提出了一种用于弱变异测试的可执行路径生成方法,使得覆盖这些路径的测试数据,能够杀死所有的变异体.该方法首先考察变异语句真分支之间的占优关系,约简被占优的变异分支,从而减少变异分支的数量;然后,将非被占优的变异分支插入到该程序,转化为另一被测程序,并基于转化之后的程序,考察同一语句形成的多个变异分支的相关性;通过组合相关变异分支,形成新的变异语句真分支;接着,利用被测语句与新变异语句真分支的相关性,生成包含新变异语句真分支和被测语句的可执行子路径;最后,采用统计分析,基于子路径之间的执行关系,构建并约简相关矩阵,将相关的子路径组合,生成一条或多条可执行路径.将所提方法应用于9个基准和工业程序测试中,并与传统方法进行了比较.实验结果表明,所提方法生成了为数较少的可执行路径,且运行时间短;更重要的是,这些可执行路径能够覆盖所有的变异分支.此外,所提方法涉及的样本容量,对生成的可执行路径数有一定的影响,但对程序的运行时间影响较小.

基于动态集合进化算法的弱变异测试用例集生成

为解决基于集合进化算法(SEA)的弱变异测试用例集生成过程中个体规模固定和执行开销大的问题,提出一种基于动态集合进化算法(DSEA)的弱变异测试用例集生成方法。以测试用例集为个体,生成覆盖所有变异分支的弱变异测试用例集。在进化过程中,集合精简算子根据最优个体的最小子集及其未覆盖变异分支数量计算所需测试用例集的最小规模,并基于该最小规模调整种群中所有个体的规模,以生成最小规模的弱变异测试用例集,同时设计了适用于评估以测试用例集为个体的适应度函数。实验结果表明,动态集合进化算法指导弱变异测试用例集生成,获得的测试用例集规模比个体初始规模平均约简了50.15%,执行时间比集合进化的弱变异测试用例集生成最多降低了74.58%。因此,动态集合进化算法为最小规模的弱变异测试用例集生成和提升算法速度提供了一种解决方案。

等价变异体的弱变异分析方法

变异测试通过执行变异体评价给定测试用例集的质量。然而,一定比例的等价变异体,不仅增加变异测试成本,也影响测试用例评价结果的准确性。鉴于此,提出基于弱变异分析的方法,以有效检测等价变异体。所提方法将变异前后语句组合为条件语句,以反映杀死变异体的必要性条件,并构造变异分支;将所有变异分支集成到原程序中;通过分析变异分支的可满足性,判定等价变异体。将所提方法用于6个程序的实验,结果表明,所提方法能够有效检测等价变异体。

基于约束组合的弱变异软件测试用例集自动生成

为了提高弱变异软件测试和故障调试能力,需要进行弱变异软件测试用例集自动生成处理,提出基于约束组合的弱变异软件测试用例集自动生成模型。准确度较高采用输出软件源文件完整性控制方法进行弱变异软件测试用例集调度,提取弱变异软件测试用例集模糊度特征量,结合软件兼容性测试的方法,构建弱变异软件测试用例集融合性调度模型,得到静态软件源文件用例集输出特征量,提取弱变异软件测试用例集的关联特征值,采用软件兼容性测试算法进行弱变异软件测试用例集自动生成的自适应寻优,根据弱变异软件测试用例集的规则性分布性实现弱变异软件测试和故障分析。仿真结果表明,采用该方法进行弱变异软件测试用例集自动生成的准确度较高,检测精度较好,提高了弱变异软件测试用例集自动检测生成能力。