Testen und UML - users.informatik.haw-hamburg.de · Testen und UML 1 TEST-UML Dr. Mario Winter...

AK Objekttechnologie Norddeutschland © 2002 M. Winter

Testen und UML 1

TEST-UML

Dr. Mario Winter FernUniversität Hagen

Testen und UML

TUML

Testen und UMLTEST-UML

Seite 2 Dr. Mario Winter, FernUniversität Hagen

Informatik an der FernUni

• Studienmöglichkeiten • Integrierter Diplomstudiengang Informatik• Modellstudiengang Bachelor of Science in Informatik• Zusatzstudiengang Praktische Informatik• Vorbereitende Studien für Erweiterungsprüfung zum Lehramt (Sekundarstufe

I/II) im Fach Informatik• Informatik-Fächer im Diplomstudiengang Mathematik Alle Kurse der Informatik zur Weiterbildung geeignet

Im Rahmen des aktuellen Lehrangebots belegbarStrukturierte Weiterbildung

Weiterbildungspakete aus thematisch zusammenhängenden Kursen für bestimmte Adressatengruppen

In zwei bis vier Semestern studierbar


Testen und UML 2

TUML



Überblick

• Warum projektbegleitend Testen?• Was ist die UML?• UML: Modell, Sichten, Diagramme

• Funktionssicht• Struktursicht• Verhaltenssicht

• UML-Diagramme aus dem Blickwinkel des Testers ...• Anwendungsfalldiagramm und Aktivitätsdiagramm• Klassendiagramm und Objektdiagramm• Sequenzdiagramm und Kollaborationsdiagramm• Zustandsdiagramm• Komponentendiagramm und Verteilungsdiagramm

• Die Object Constraint Language OCL• Zusammenfassung

TUML



Warum Testen?

0102030405060708090

100

Bedarf

analy

se

Analys

e/Des

ign

Realisi

erung

System

einfüh

rung

Betreu

ung

Projektphasen (Zeit)

Proz

entu

aler

Ant

eil

Testaufwand

WahrscheinlichkeitFehlerentdeckung

Risiko


Testen und UML 3

TUML



Anforderungs-ermittlung

Fachliche Konzipierung

Fachkonzept

TestprojektEntwicklungs-projekt

Software

Teilung desProjekts

Testplanung

Testentwurf

Testspezifikation

Testaufbau

Testdurchführung

Testauswertung

Projektbegleitend Testen!

TUML



Testprojekt / Testprozess

Wann

Womit

Wer

Was

Wie

Teststufe Testphase

Testobjekt

Rolle

Testaktivität

Testtechnik

Testaufgabe

Testdokument

Warum


Testen und UML 4

TUML



Teststufen und Testphasen

• Teststufen• Entwicklertest des Entwurfs• Entwicklertest der Klassen• Integrationstest der Klassen• Funktionstest der Komponenten• Integrationstest der Komponenten• Funktionstest des Systems• Integrationstest des Systems• Abnahmetest

• Testphasen• Testplanung• Testentwurf• Testinfrastrukturaufbau• Testfallermittlung• Testdatenermittlung• Testprozedurerstellung• Testausführung• Testauswertung

TUML



Testtechniken

• Statisch• Reviews, Inspektionen• Walk Throughs

• Dynamisch• Funktional

• Grenzwerte, Äquivalenzklassen, ...• Schnittstellenbasiert (Verträge)• Szenarienbasiert

• Zustandsbasiert• Über Instanzvariablen• Über explizite Zustandsautomaten

• Strukturell• Kontrollfluss• Daten/Objektfluss• Botschaftsfluss


Testen und UML 5

TUML



Projektbegleitender Test: Vorgehen

Anforderungsspezifikation


Entwurf

Implementation

Integration

Systemintegration

Abnahme

System

Entwurfsspezifikation

Code

Komponenten


Entwurf

Implementation

Integration

Systemintegration

Abnahme

Testfälle

Testfälle

Testfälle

Testfälle

Testf

älle

Testf

älle

Testf

älle

Anforderungsermittlung / Entwurf / Implementierung / Integration / Abnahme

Test der Anforderungs-spezifikation

Test der Entwurfss-spezifikation

Entwicklertest

Integrationstest

Systemtest

Abnahmetest

Anforderungsfehler

Entwurfsfehler

Kodierungsfehler

Entwurfssfehler

Anforderungsfehler

TUML



Projektbegleitender Test: Gewinn

0102030405060708090

100

Bedarf

analy

se

Analys

e/Des

ign

Realisi

erung

System

einfüh

rung

Betreu

ung

Projektphasen (Zeit)

Proz

entu

aler

Ant

eil

Testaufwand

WahrscheinlichkeitFehlerentdeckung

Risiko


Testen und UML 6

TUML



Booch Rumbaugh, OMT

Unified Method 0.8OOPSLA ´95

Jacobson, OOSEAndere

UML 0.9Web - June ´96

publicfeedback

UML 1.4

UML 1.0UML partners

Was ist die UML?

OMG Acceptance, Nov 1997

First submission to OMG, Jan ´97UML 1.1

OMG Revision, Sep 1999

⇒ Modellierungssprache!

TUML



UML - Modellierungselemente

• Strukturelle Elemente• Klasse, Interface, Kollaboration, Anwendungsfall, Aktive Klasse,

Komponente, Knoten• Beziehungen

• Abhängigkeit• Assoziation (Aggregation, Komposition)• Generalisierung• Realisierung

• Verhaltensorientierte Elemente• Interaktion, Nachricht, Aktivierung, Aktivität,

Zustandsmaschine• Gruppierende Elemente

• Paket, Teilsystem• Andere Elemente

• Notiz


Testen und UML 7

TUML



UML - Erweiterungsmechanismen

• Stereotype• Tagged values• Constraints

TUML



UML: Modell, Sichten und Diagramme

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsAnwendungsfallDiagrammAktivitäts

Diagramm

Funktionssicht

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsKollaborationsDiagramm

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsZustandsDiagramm

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsSequenzDiagramm

Verhaltenssicht

StateDiagramsState

DiagramsObjektDiagramm

StateDiagramsState

DiagramsKlassenDiagramm

Log. Struktursicht

StateDiagramsState

DiagramsKomponentenDiagramm

ComponentDiagramsComponent

DiagramsDeploymentDiagramm

Phys. Struktursicht

Modell


Testen und UML 8

TUML



Visuelle Modellierung mit UML Diagrammen

Actor A

Use Case 1

Use Case 2

Actor B

Use Case 3

Anwendungsfall-diagramm

user : »ç¿ëÀÚ

mainWnd : MainWnd

fileMgr : FileMgr

repository : Repositorydocument : Document

gFile : GrpFile

9: sortByName ( )

L1: Doc view request ( )

2: fetchDoc( )

5: readDoc ( )

7: readFile ( )

3: create ( )

6: fillDocument ( )

4: create ( )

8: fillFile ( )

Kollaborations-diagramm

usermainWnd fileMgr :

FileMgrrepositorydocument :

DocumentgFile

1: Doc view request ( )

2: fetchDoc( )

3: create ( )

4: create ( )

5: readDoc ( )

6: fillDocument ( )

7: readFile ( )

8: fillFile ( )

9: sortByName ( )

Æ¯Á¤¹®¼-¿¡ ´ëÇÑ º¸±â¸¦ »ç¿ëÀÚ°¡ ¿äÃ»ÇÑ´Ù.

È-ÀÏ°ü¸®ÀÚ´Â ÀÐ¾î¿Â ¹®¼-ÀÇ Á¤º¸¸¦ ÇØ´ç ¹®¼- °´Ã¼¿¡ ¼³Á¤À» ¿äÃ»ÇÑ´Ù.

È-¸é °´Ã¼´Â ÀÐ¾îµéÀÎ °´Ã¼µé¿¡ ´ëÇØ ÀÌ¸§º°·Î Á¤·ÄÀ» ½ÃÄÑ È-¸é¿¡ º¸¿©ÁØ´Ù.

Sequenz-diagramm

Document

FileManager

GraphicFileFile

Repository DocumentList

FileList

Komponenten-diagramm

Openning

Writing

Reading Closing

add file [ numberOffile==MAX ] / flag OFF

add file

close file

close file

Zustands-diagramm

Wi ndow95

¹®¼-°ü¸® Å¬¶óÀÌ¾ðÆ®.EXE

Wi ndowsNT

¹®¼-°ü¸® ¿£Áø.EXE

Wi ndowsNT

Wi ndows95

Solaris

ÀÀ¿ë¼-¹ö.EXE

AlphaUNIX

IBM Mainframe

µ¥ÀÌÅ¸º£ÀÌ½º¼- ¹ö

Wi ndows95

¹®¼-°ü¸® ¾ÖÇ Ã¸´

Deployment-diagramm

Klassendiagramm

GrpFile

read( )open( )create( )fillFile( )

rep

Repository

name : char * = 0

readDoc( )readFile( )

(from Persistence)

FileMgr

fetchDoc( )sortByName( )

DocumentList

add( )delete( )

Document

name : intdocid : intnumField : int

get( )open( )close( )read( )sortFileList( )create( )fillDocument( )

fList

1

FileList

add( )delete( )

1

File

read( )

read() fill the code..

Aktivitäts-diagramm

TUML



Anwendungsfalldiagramm

• Von außen beobachtbare Systemfunktionalität


Testen und UML 9

TUML



Anwendungsfalldiagramm

• Von außen beobachtbare Systemfunktionalität• Anforderungsermittlung• Zweck

• Spezifiziert den Kontext eines Systems• Erfasst die funktionalen Anforderungen an das System• Validierung der Systemarchitektur• Treibt die Implementation und dient zur Testfallgenerierung

• Erstellt von Analytikern und Domänenexperten• Testaspekte

• Grundlage des System- und Abnahmetests• Sollte nicht-funktionale Anforderungen für Performanz- und Lasttests umfassen• Strukturierung der ”Testware”

TUML



Aktivitätsdiagramm

• Dynamisches Verhalten (Aktionsorientiert)


Testen und UML 10

TUML



Aktivitätsdiagramm

• Enthält das dynamische Verhalten (Aktionsorientiert)• Zweck

• Modellierung von Geschäftsprozessen (business workflows)• Modellierung des Ablaufs von Anwendungsfällen• Modellierung des Ablaufs von Operationen

• Erstellt von Analytikern und Entwicklern• Testaspekte

• System- und Abnahmetest • Grundlage für konkrete Testszenarien

TUML



Ermittlung von Testfällen aus Aktivitätsdiagrammen

• Testszenarien so auswählen, dass die geforderte Überdeckung des Aktivitätsdiagramms erzielt wird

• Anzahl der zu testenden Szenarien bezüglich der Überdeckung aller Knoten (Aktionen) und Kanten (Übergänge) im Aktivitätsdiagramm minimieren

• Überdeckungsmetriken zur Generierung weiterer Testszenarien verwenden.


Testen und UML 11

TUML



Klassendiagramm

• Vokabular des Systems• Domänendinge• Sachverhalte• Beziehungen

TUML



Klassendiagramm

• Enthält das Vokabular des Systems• Aufgebaut und verfeinert während der Entwicklung• Zweck

• Bezeichnet und modelliert wichtige Domänendinge• Spezifiziert Zusammenhänge• Spezifiziert das logische Datenbankschema

• Erstellt von Analytikern, Architekten und Entwicklern• Testaspekte

• Entwicklertest und Integrationstest• Strukturelle Tests bzgl. erlaubter Objektkonstellationen• Ermittlung einer Integrations-Strategie


Testen und UML 12

TUML



Ermittlung von Testfällen aus Assoziationen

• Testfallmatrix, in der für eine Assoziation/Aggregation/Komposition die zu testenden Anzahlen verbundenen Instanzen angegeben werden

Konto

Buchung

Min. – 1=0 Min.=Max.=typisch = 1

Max. + 1 =2

Min (0) N/A OK N/A

Typisch (z.B. 2000) Fail OK Fail

Max. (z.B. 2^16) - OK -

Max +1 - Fail -

Konto Buchung1

*Buchungen

TUML



Ermittlung einer Integrationsstrategie

1. Fokussierung auf die zu integrierenden Komponenten• Klassendiagramm, Interaktions- sowie Komponentendiagramme betrachten • Menge zu integrierender Komponenten eingrenzen • Nutzungs- und ggf. Generalisierungsbeziehungen ermitteln• Ergebnis: „Komponentengraph“

2. Benutzungshierarchie bottom-up, Generalisierungshierarchie top-down

A D

B

B`

C

Nutzungsbeziehung

Komponente

„Geerbte“ Nutzungsbeziehung

Generalisierungsbeziehung


Testen und UML 13

TUML



Objektdiagramm

• Instanzen und Verbindungen

TUML



Objektdiagramm

• Enthält Instanzen und Verbindungen (links)• Erstellt bei Anforderungsermittlung und Entwurf• Zweck

• Illustriert Daten-/Objektstrukturen• Speziefiziert Augenblickskonstellationen (snapshots)

• Erstellt von Analytikern, Architekten und Entwicklern• Testaspekte

• Entwicklertest und Integrationstest• Strukturelle Tests bzgl. besonderer Objektkonstellationen


Testen und UML 14

TUML



Interaktionsdiagramme

Sequenzdiagramm• Ablauforientierte Modellierung dynamischen Verhaltens• Zweck

• Modellierung von Operationsabläufen (Kontrollfluss)• Illustration typischer Szenarien

Kollaborationsdiagramm• Nachrichtenorientierte Modellierung dynamischen Verhaltens• Zweck

• Modellierung von Operationsabläufen (Kontrollfluss)• Illustration der Koordinierung in Objektstrukturen

• Erstellt von Analytikern, Entwicklern und Testern• Testaspekte

• Entwicklertest und Integrationstest• Ablauforientierter Test

TUML



Sequenzdiagramm

• Dynamisches Verhalten (Ablauforientiert)


Testen und UML 15

TUML



Kollaborationsdiagramm

• Dynamisches Verhalten (Nachrichtenorientiert)

TUML



Ermittlung von Testfällen aus Sequenzdiagrammen

1. Fokussierung auf zusammengehörende Interaktionsdiagramme

2. Ermittlung von Testfällen aus Kontrollflussinformation

3. Testdatenermittlung aus Bedingungen

Be s t e l l ung: : e r z e uge n( )

Pos t e n: : e r z e uge n( )Pos t e n: : z uPr odukt ( )Pos t e n: : pr e i s ( )Pr odukt : : gi bVe r ka uf s pr e i s ( )Pr odukt : : pr üf e La ge r me nge ( )

not Me nge OK

Pr odukt : : be s t e l l e n( )Na c hbe s t e l l pos t e n: : e r z e uge n( )

Al l e Pos t e nEr z e ugt ?

St a r t

Ende

Me nge OK

j a

ne i n: Be ste llung

* [ NOT a lle Po stenE rzeugt ]e rz eugen()

* [ NOT a lle Po stenE rzeugt ]zuProdu kt()

: Pos ten

: Prod ukt

pre is()

gib Verkaufspre is()

e rz eugen()

: Nac hbes te llPos ten

e rz eugen()

Meng eOK := p rü feLagermenge()

[ NOT Me ngeOK ] be ste lle n()


Testen und UML 16

TUML



Zustandsdiagramm (Statechart)

• Dynamisches Verhalten (Ereignisorientiert)

TUML



Zustandsdiagramm (Statechart)

• Enthält das dynamische Verhalten (Ereignisorientiert)• Zweck

• Modellierung des Objektverhaltens (object lifecycle)• Modellierung reaktiver Objekte (Benutzungsschnittstellen, Geräte, etc.)

• Erstellt von Analytikern, Entwicklern und Testern• Testaspekte

• Entwicklertest und Funktionstest (Systemtest)• Test bzgl. des konformen Verhaltens• Robustheitstest


Testen und UML 17

TUML



Ermittlung von Testfällen aus Zustandsdiagrammen

1. Fokussierung auf das Zustandsdiagramm2. Ableiten des Übergangsbaumes für den Zustands-Konformanztest3. Erweitern des Übergangsbaumes für den Zustands-Robustheitstest4. Generieren der Botschaftssequenzen und Ergänzen der

Botschaftsparameter

filled

empty

push

filled

push

full

push

empty

pop

filled

pop

filled

pop

full

push

final

~Stapel

initial

Stapel

filled

top

filledtop

fehlertop

fehler

~Stapel

fehler

~Stapel

fehler

pop

empty filled fullpush

push[ size < MAX-1]pop[ size > 1 ] push

pop[ size = 1 ]pop

push[ size = MAX-1]

~Stapel

Stapel

final

initaltop top

TUML



Komponentendiagramm

• Physikalische Struktur der Implementation


Testen und UML 18

TUML



Komponentendiagramm

• Enthält die physikalische Struktur der Implementation• Teil der Architekturspezifikation• Zweck

• Organisation des Quellcodes• Erzeugung eines ausführbaren Releases (build)• Spezifikation der physikalischen Dataenbank

• Erstellt von Entwicklern• Testaspekte

• Installationstest, Systemtest, Abnahmetest• Organisation der Testware• Ermittlung einer Integrationsstrategie

TUML



Deploymentdiagramm

• Hardwaretopologie


Testen und UML 19

TUML



Deploymentdiagramm

• Enthält die Topologie der Hardware• Teil der Architekturspezifikation• Zweck

• Spezifiziert die Verteilung der Komponenten• Identifikation von Flaschenhälsen (performance bottlenecks)

• Estelllt von Architekten, Netzwerkspezialisten, and Systemingenieuren• Testaspekte

• Installationstest, Systemtest• Sicherheits-, Performanz- und Lasttest

TUML



Object Constraint Language OCL

• Deklarative Spezifikationssprache• Modellbasierte Spezifikationen

• Atomare Datentypen• Logische Ausdrücke• Mengentheoretische Operationen

• Zweck• Zusicherungen für Modellelemente• Klassen- und Operationsspezifikationen

• Estellt von Analytikern und Entwicklern• Testaspekte

• Präzise Spezifikation von Testfällen und Testdaten• Funktionale Tests


Testen und UML 20

TUML



Testfallermittlung aus OCL-Operationsspezifikationen

Context ExtendedStack A B C D E Finvariant@ self.size() >= 0 AND TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

invariant@ self.size() <= self.MAXSIZE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

ExtendedStack() pre@ true TRUE

ExtendedStack()post@ self.size() = 0 AND TRUE

ExtendedStack()post@ self.MAXSIZE = maxSize TRUE

push() pre@ self.size() < self.MAXSIZE TRUE TRUE

push() post@ self.size()=self.size()@pre+1 - TRUE

top() pre@ self.size() > 0 FALSE TRUE TRUE

top() post@ return != null - - TRUE

pop() pre@ self.size() > 0 FALSE TRUE TRUE TRUE

pop() @post self.size() = self.size()@pre – 1 - - - TRUE

all() pre@ true TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

all() post@ self.size() > 0 AND - - - - FALSE TRUE

all() post@ return.size() = self.size() OR - - - - dc TRUE

all() post@ not self.size() > 0 AND - - - - TRUE FALSE

all() post@ return = null - - - - TRUE dc

Don‘t Care

Spalte = TestfallKlasseninvariante

Vor-bedingung

Nach-bedingung

TUML



Testen und UML

• “Lingua Franca“ für Entwickler und Tester• Hilfe in allen Teststufen

• ++ Entwicklertest• + Funktionstest• + Integrationstest• + System- und Abnahmetest• - Sicherheits-, Performanz und Lasttest

• Unterstützt herkömmliche Testtechniken• Funktionstest• Ablauftest• Strukturtest

• OCL ermöglicht präzise Spezifikationen


Testen und UML 21

TUML



Literatur und weitere Information

• Bücher zum objektorientierten Test• Robert Binder: Testing Object-Oriented Systems. Addison Wesley, Upper Saddle River,

1999• John McGregor, David Sykes: A Practical Guide to Testing Object-Oriented Software.

Addison Wesley, Upper Saddle River, 2001• Noack, J.: Techniken der objektorientierten Softwareentwicklung, Springer, Berlin, 2001• Harry Sneed und Mario Winter: Testen objektorientierter Software – Das

Praxishandbuch. Hanser, München, 2001• Seminare

• Plenum Institut: http://pin.plenum.de/pIN_Floater.htm• GI-DIA: http://www.dia-bonn.de/

• Organisationen• GI-FG 2.1.7 TAV AK Test objektorientierter Programme (TOOP)

http://www.informatik.fernuni-hagen.de/import/pi3/GI• 320+ Annotierte Referenzen zu OOT• Fragebogen OO-Testwerkzeuge (OO-CAST)• OO-Testbarkeit• OO-Reviews

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