Kiểm thử phần mềm là một quá trình điều tra. Người kiểm thử đưa phần mềm qua rất nhiều bài kiểm tra để phát hiện bất kỳ lỗi ẩn nào, hành vi không đoán trước hoặc sự không nhất quán về chức năng. Sau mỗi lần kiểm tra, người kiểm thử sẽ gửi một báo cáo chi tiết giúp các nhà phát triển khắc phục các sự cố đã phát hiện, duy trì phần mềm không có lỗi và đảm bảo phần mềm chạy như dự định. Hiện nay có nhiều phương pháp kiểm thử phần mềm, nhưng phổ biến nhất vẫn là Black-box Testing, White-box testing, Grey-box testing. Bằng các cách tiếp cận khác nhau, các phương pháp này giữ cho code sạch và kiểm tra chức năng một cách hiệu quả.
Bài viết này hãy cùng mình tìm hiểu về Những phương pháp này là gì, Chúng được sử dụng để làm gì, Sự khác biệt giữa chúng, cũng như tìm ra điểm mạnh và điểm yếu của từng phương pháp kiểm thử. Nào hãy cùng bắt đầu nhé!
1. Black-box Testing
Black-box Testing – Kiểm thử hộp đen là một kỹ thuật kiểm thử phần mềm tập trung vào chức năng của phần mềm mà không phải cấu trúc code hay chi tiết triển khai bên trong của nó. Nói cách khác, người thực hiện kiểm thử không cần có kiến thức chuyên sâu về ngôn ngữ lập trình hoặc kỹ năng coding xuất sắc để thực hiện các bài kiểm tra. Bằng cách tương tác với giao diện người dùng, kiểm thử viên có thể kiểm tra chức năng, cũng như mọi đầu vào và đầu ra của hệ thống đều đáp ứng các yêu cầu, quy định. Do đó black-box testing cũng được gọi là Kiểm thử chức năng – Functional testing hoặc Kiểm thử dựa trên đặc tả – Specification-based testing.
Vai trò của black-box testing trong mỗi cấp độ kiểm thử phần mềm gồm:
- Kiểm thử đơn vị – Unit test: Kiểm tra giao diện dựa trên các thông số kỹ thuật quy định
- Kiểm thử tích hợp – Integration test: Tìm và loại bỏ lỗi trong sự tương tác giữa các thành phần tích hợp của giao diện
- Kiểm thử hệ thống – System test: Phân tích sự tuân thủ của hệ thống với các yêu cầu
- Kiểm thử chấp nhận – Acceptance test: Xác thực khả năng chấp nhận của sản phẩm bằng cách thử nghiệm trong các tình huống và hoàn cảnh không mong muốn khác nhau
Một số kỹ thuật thiết kế black-box testing phổ biến bao gồm:
- Bảng quyết định – Decision table: Có ích khi gỡ lỗi phần mềm dựa trên câu lệnh if-then-else và switch-case được nhúng trong bảng quyết định. Đó là một cách hiệu quả để tìm lỗi xem hành động nào tương ứng với điều kiện nào.
- Đoán lỗi – Guessing: Người kiểm thử thiết kế các trường hợp kiểm thử dựa trên trực giác và kinh nghiệm của họ trong quá trình kiểm thử trước đó. Họ sử dụng nó để xác định điều gì có thể khiến phần mềm bị lỗi hoặc xuất hiện lỗi.
- Kiểm tra tất cả các kết hợp – All-pairs testing: Kỹ thuật sử dụng kiểm tra tất cả các kết hợp rời rạc có thể có của từng cặp tham số đầu vào. Điều này giúp tìm ra các lỗi phổ biến thường ẩn trong tương tác giữa các cặp tham số.
- Phân vùng tương đương – Equivalence Partitioning: Thực hiện chia dữ liệu đầu vào thành các phân vùng nhỏ hơn các các lớp dữ liệu tương đương, từ đó sẽ rút ra các trường hợp thử nghiệm.
- Phân tích giá trị biên – Boundary value analysis: Kiểm tra các điểm ranh giới giữa các phân vùng (điểm cao nhất – điểm thấp nhất; điểm tối đa – điểm tối thiểu…) của giá trị đầu vào.
Ưu và Nhược điểm của Black-box testing
Một số ưu điểm của Black-box testing bao gồm:
- Tính khách quan: Một trong những ưu điểm chính của black-box testing là hoàn toàn không thiên vị. Bởi vì kiểm thử được thực hiện bởi một nhóm độc lập, tách biệt quan điểm của người dùng cuối với quan điểm của nhà phát triển.
- Dễ tiếp cận: Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất. Vì nó không yêu cầu kiến thức lập trình và có thể dễ dàng thực hiện bởi người kiểm thử mà không cần có nền tảng kỹ thuật.
- Tính phổ biến: Người kiểm tra có thể xác định các vấn đề liên quan đến chức năng, khả năng sử dụng và khả năng tương thích của ứng dụng.
Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể được áp dụng hiệu quả để thử nghiệm các phần nhỏ của phần mềm. Việc kiểm tra kỹ lưỡng phần mềm phức tạp lớn bằng phương pháp này sẽ tỏ ra khá kém hiệu quả và cũng rất tốn thời gian. Ngoài ra, phương pháp này yêu cầu thông số kỹ thuật rõ ràng và toàn diện để có hiệu quả. Nếu không, sẽ rất khó để thiết kế các trường hợp thử nghiệm và các kịch bản sẽ cung cấp phạm vi bao phủ rất hạn chế.
2. White-box Testing
Nếu như black-box testing tập trung vào chức năng, thì mục tiêu của phương pháp White-box testing – Kiểm thử hộp trắng là thực hiện phân tích cấu trúc bên trong của phần mềm và logic đằng sau nó. Do đó, white-box testing đôi khi được gọi là kiểm thử cấu trúc – Structural Testing hoặc Kiểm thử dựa trên logic – Logic-driven Testing.
Phương pháp này rất tốn thời gian và yêu cầu người kiểm tra phải có kỹ năng coding tốt, kiến thức đầy đủ về phần mềm mà họ đang kiểm tra và truy cập vào tất cả các tài liệu mã nguồn và kiến trúc. Nếu không, người kiểm tra sẽ không thể thiết kế các trường hợp kiểm tra phù hợp. Do đó, white-box testing thường được thực hiện bởi các nhà phát triển chuyên nghiệp, những người áp dụng kiến thức chuyên môn của họ để có được góc nhìn bên trong về cấu trúc, tìm ra chính xác những gì đang diễn ra trong mã nguồn và khắc phục những gì không hoạt động như mong đợi. Ngoài kiến thức chuyên sâu, phương pháp còn yêu cầu các công cụ chuyên dụng để phân tích và gỡ lỗi source code.
Vai trò của white-box testing trong mỗi cấp độ kiểm thử phần mềm gồm:
- Kiểm thử đơn vị – Unit test: Khởi tạo một phần nhỏ của code và xác minh hành vi của chúng một cách độc lập. Chúng được thực hiện trước khi xảy ra bất kỳ sự tích hợp nào với code đã thử nghiệm trước đó, giúp giảm nguy cơ mắc lỗi sau này trong quá trình phát triển.
- Kiểm thử tích hợp – Integration test: Phân tích các tương tác giữa các module và hệ thống con khác nhau.
- Kiểm thử hồi quy – Regression test: Trong quá trình kiểm thử hồi quy, nó có thể được áp dụng rất hiệu quả thông qua việc sử dụng các trường hợp white-box testing được tái chế ở cấp độ kiểm thử đơn vị và tích hợp.
Một số kỹ thuật thiết kế white-box testing phổ biến nhất bao gồm:
- Kiểm thử luồng điều khiển – Control flow testing: Là chiến lược kiểm thử sử dụng cấu trúc sử dụng các luồng kiểm soát của phần mềm để kiểm tra logic của code bằng cách thực thi các giá trị đầu vào và kiểm tra xem chúng có đáp ứng các kết quả được yêu cầu hay không.
- Kiểm tra luồng dữ liệu – Data flow testing: Phát hiện việc sử dụng không đúng các giá trị dữ liệu và sự bất thường của luồng dữ liệu do lỗi mã hóa tạo ra. Kỹ thuật này tập trung vào việc phát hiện các vùng code tinh vi để có thể tiến hành nhiều thử nghiệm hơn nhằm khắc phục hoặc loại bỏ các lỗi này.
- Kỹ thuật bao phủ nhánh – Branch Coverage Testing: Không phải lúc nào cũng có một dòng code liên tục. Đôi khi code phân nhánh để thực hiện các chức năng cụ thể bao gồm các điều kiện đúng/sai khác nhau. Kỹ thuật kiểm thử nhánh tập trung vào việc xác nhận các nhánh này và loại bỏ những bất thường.
Ưu và Nhược điểm của White-box Testing
Một số ưu điểm của White-box testing bao gồm:
- Dễ dàng truy xuất nguồn gốc: Người kiểm thử có thể truy xuất nguồn gốc của mọi kiểm thử ở cấp độ source code. Điều này có thể giúp xác định các vấn đề liên quan đến tối ưu hóa mã, lỗi logic và lỗ hổng bảo mật.
- Độ chính xác cao: Người kiểm thử có thể tạo các trường hợp kiểm thử chính xác hơn vì họ có kiến thức về mã nội bộ của ứng dụng.
- Kiểm tra được các khía cạnh phức tạp: Người kiểm tra có thể xác định các vấn đề liên quan đến hiệu suất và khả năng mở rộng của ứng dụng.
Tuy nhiên, dù tự động hay không, white-box testing thường rất tốn thời gian và phức tạp. Cách tiếp cận này yêu cầu người kiểm tra phải có kỹ năng lập trình hàng đầu và hiểu biết thấu đáo, ở cấp độ source code về phần mềm mà họ đang kiểm tra. Nó có nghĩa là cần phải thuê các kỹ sư hàng đầu để các bài kiểm tra trở nên hiệu quả. Điều này cũng làm cho phương pháp này trở nên đắt đỏ hơn.
Hơn nữa, kết quả kiểm tra cũng bị ràng buộc chặt chẽ với cách viết code. Nếu code gắn với cùng một chức năng bị thay đổi, thì code đó sẽ làm mất hiệu lực các giả định trước đó, điều này có thể dẫn đến một trường hợp thử nghiệm không thành công với kết quả giả.
Ngoài ra, trong khi phương pháp black-box testing tỏa sáng trong kiểm thử chức năng, thì -box testing sẽ không thể mang lại hiệu quả vì nó chỉ tập trung vào trạng thái hiện có của phần mềm. Điều này có nghĩa là nó sẽ không thể cung cấp bất kỳ phản hồi nào về chức năng còn thiếu, khiến nhiều đường dẫn chưa được kiểm tra.
3. Grey-box Testing
Grey-box testing – Thử nghiệm hộp xám là sự kết hợp giữa thử nghiệm hộp trắng và thử nghiệm hộp đen. Mục đích của thử nghiệm này là tìm kiếm các khiếm khuyết do cấu trúc không phù hợp hoặc sử dụng ứng dụng không đúng cách. Người kiểm tra hộp xám biết một phần cấu trúc bên trong, bao gồm quyền truy cập vào tài liệu về cấu trúc dữ liệu bên trong cũng như các thuật toán được sử dụng. Đồng thời, họ cũng đòi hỏi cả tài liệu cấp cao và chi tiết mô tả ứng dụng để xác định các trường hợp kiểm thử.
Grey-box testing tỏ ra hữu ích nhất ở cấp độ thử nghiệm tích hợp. Nó rất phù hợp để thử nghiệm các ứng dụng web vì chúng không có mã nguồn hoặc mã nhị phân khiến chúng không thể kiểm tra bằng phương pháp hộp trắng. Grey-box testing cũng có thể được áp dụng cho kiểm thử miền doanh nghiệp để xác nhận rằng phần mềm đáp ứng các yêu cầu.
Một số kỹ thuật thiết kế grey-box testing phổ biến nhất bao gồm:
- Kiểm thử ma trận – Matrix Testing: Theo dõi và lập bản đồ các yêu cầu của người dùng để đảm bảo mọi thứ được đề cập trong các trường hợp kiểm thử. Điều này giúp dễ dàng xác định bất kỳ chức năng bị thiếu nào. Nó giống như một báo cáo trạng thái xác minh phạm vi kiểm tra đã hoàn tất.
- Kiểm thử hồi quy – Regression Testing: Về cơ bản là phân tích tác động thay đổi phần mềm. Nó liên quan đến việc kiểm tra xem phần mềm có hoạt động chính xác sau khi sửa đổi hay không. Kỹ thuật này được sử dụng để đảm bảo không có lỗi mới và không có gì cản trở chức năng hiện có.
- Kiểm thử mẫu – Pattern Testing: Phân tích các lỗi gặp phải trước đây trong quá trình xây dựng, thiết kế và kiến trúc của phần mềm đang được kiểm thử. Phân tích này được áp dụng để tìm ra nguyên nhân gốc rễ, lý do cụ thể đằng sau một lỗi nhất định và ngăn chặn nó xảy ra lần nữa.
- Kiểm tra mảng trực giao – Orthogonal array testing: Được sử dụng làm tập hợp con của tất cả các kết hợp có thể.
Ưu và Nhược điểm của Grey-box Testing
Một số ưu điểm của Grey-box testing bao gồm:
- Cung cấp các lợi ích kết hợp: Nếu như Black-box testing và White-box testing có trọng tâm khác nhau, cho thấy những ưu điểm đáng kể ở một thứ trong khi không hiệu quả hoặc có những sai sót nghiêm trọng ở thứ kia. Thì Grey-box testing lại mang đến những ưu điểm của cả hai phương pháp trên. Đồng thời vô hiệu hóa hầu hết các sai sót thông qua sự kết hợp cân bằng, hiệu quả của chúng.
- Không xâm lấn: Grey-box testing dựa trên các đặc tả chức năng, giao diện và tài liệu cung cấp cho người kiểm tra cái nhìn sơ lược về kiến trúc của phần mềm thay vì toàn quyền truy cập vào source code. Điều này cũng có nghĩa là có một ranh giới rõ ràng giữa người thử nghiệm và nhà phát triển.
- Xử lý kịch bản thử nghiệm thông minh: Phương pháp grey-box testing xử lý kịch bản thử nghiệm thông minh. Ví dụ: xử lý kiểu dữ liệu, giao thức truyền thông, xử lý ngoại lệ…
- Không thiên vị: Bất chấp tất cả các ưu điểm và chức năng trên, grey-box testing duy trì ranh giới kiểm thử giữa người kiểm thử và nhà phát triển.
Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu quản lý dự án xuất sắc, vì thử nghiệm có thể dư thừa nếu nhà phát triển đã chạy các trường hợp thử nghiệm liên quan. Do kiến thức hạn chế về cấu trúc bên trong của phần mềm và không có quyền truy cập vào mã nguồn của nó, thử nghiệm hộp xám chỉ cung cấp phạm vi kiểm tra một phần với nhiều đường dẫn mã chưa được kiểm tra, điều này cũng khiến nó không phù hợp để kiểm tra thuật toán.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, rất khó để liên kết nhận dạng lỗi trong các hệ thống phân tán bằng phương pháp hộp xám.
Kết Luận
Câu hỏi lớn là: phương pháp kiểm thử phần mềm nào là tốt nhất? Tuy nhiên, sẽ là sai lầm khi nói rằng phương pháp này tốt hơn đáng kể so với phương pháp kia vì mọi phương pháp đều phục vụ tốt nhất cho các mục tiêu khác nhau. Black-box testing đang sử dụng các yêu cầu để rút ra các kỳ vọng bên ngoài và loại bỏ các lỗi chức năng và sự không nhất quán. White-box testing điều tra mã nguồn để đảm bảo không có lỗi ẩn hoặc các phần tử dễ bị lỗi. Cuối cùng, grey-box testing sử dụng dữ liệu cấp cao và đặc tả chức năng để phát hiện lỗi và đảm bảo phần mềm đáp ứng các yêu cầu.
Tóm lại, mỗi kỹ thuật kiểm thử đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng và việc lựa chọn kỹ thuật nào phụ thuộc vào yêu cầu, độ phức tạp và ngân sách của ứng dụng.