I. Tổng Quan Về Kiểm Thử Dựa Trên Mô Hình Lợi Ích Xu Hướng
Trong ngành công nghiệp phát triển phần mềm hiện nay, hầu hết các phần mềm ứng dụng đều được phát triển trên nền Web. Do đó, việc kiểm thử phần mềm đảm bảo chất lượng các ứng dụng Web là một vấn đề rất quan trọng. Tuy nhiên, các ứng dụng Web ngày càng trở nên phức tạp, việc kiểm thử thủ công bao gồm cả tạo các ca kiểm thử và thực thi chúng trên các trang Web, là công việc rất tốn kém về thời gian và công sức. Hơn nữa, mỗi khi có sự cập nhật lại phiên bản của phần mềm, để tránh rủi ro phát sinh lỗi trong khi thay đổi mã nguồn thì các kiểm thử viên phải kiểm thử lại toàn bộ phần mềm, kể cả các tính năng đã được kiểm thử tốt. Vì vậy, để hoàn thành công việc kiểm thử đúng tiến độ, các công ty phần mềm cần phải áp dụng các phương pháp và công cụ nhằm tự động hóa kiểm thử. Kiểm thử tự động là một giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao tính chính xác và hiệu quả, cũng như giảm kinh phí và rút ngắn thời gian trong quá trình kiểm thử các sản phẩm phần mềm nói chung và các ứng dụng Web nói riêng. Kiểm thử dựa trên mô hình đang được xem như là một phương pháp kiểm thử có khả năng tự động hóa cao. Kiểm thử dựa trên mô hình là một phương pháp kiểm thử, trong đó các ca kiểm thử được sinh ra từ mô hình đặc tả hành vi của hệ thống đang được kiểm thử.
1.1. Tầm Quan Trọng của Đảm Bảo Chất Lượng Phần Mềm Web
Chất lượng phần mềm web ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm người dùng và uy tín của doanh nghiệp. Việc đảm bảo chất lượng thông qua kiểm thử phần mềm là yếu tố then chốt để duy trì sự hài lòng của khách hàng và giảm thiểu rủi ro về mặt tài chính và pháp lý. Các phương pháp kiểm thử tự động giúp tăng tốc quá trình này và đảm bảo tính nhất quán.
1.2. Ưu Điểm Vượt Trội của Model Based Testing MBT
Kiểm thử dựa trên mô hình (MBT) cung cấp một cách tiếp cận có hệ thống để tạo và thực thi các ca kiểm thử. Bằng cách sử dụng các mô hình để mô tả hành vi mong muốn của hệ thống, MBT cho phép tự động hóa quá trình thiết kế kiểm thử, giảm thiểu sự phụ thuộc vào kiểm thử thủ công và tăng độ bao phủ kiểm thử.
II. Thách Thức Trong Kiểm Thử Tự Động Ứng Dụng Web Hiện Đại
Kiểm thử dựa trên mô hình được ứng dụng để giải quyết một số vấn đề khó khăn trong hoạt động kiểm thử các sản phẩm phần mềm. Một trong những ứng dụng của nó là kiểm thử tương tác giao diện người dùng cho các ứng dụng Web. Để ứng dụng phương pháp kiểm thử này, trước tiên chúng ta cần xây dựng mô hình đặc tả hành vi tương tác giao diện của ứng dụng Web. Mô hình này thường được biểu diễn bằng máy hữu hạn trạng thái hoặc ô tô mát hữu hạn trạng thái. Tiếp đến, các ca kiểm thử được tự động sinh ra từ mô hình. Cuối cùng, các ca kiểm thử này được thực thi trên ứng dụng nhằm phát hiện các lỗi lập trình liên quan đến tương tác giao diện người dùng. Trong thực tế, có rất nhiều hướng nghiên cứu về kiểm thử dựa trên mô hình cho ứng dụng Web như kiểm thử khả năng chịu tải, tính bảo mật, hiệu năng, kiểm thử chức năng, v.v. Tuy nhiên, việc kiểm thử chức năng (theo luồng tương tác giao diện người dùng) vẫn chưa có giải pháp thỏa đáng.
2.1. Hạn Chế của Kiểm Thử Thủ Công Trong Môi Trường Agile
Trong môi trường phát triển phần mềm Agile, tốc độ và sự linh hoạt là yếu tố then chốt. Kiểm thử thủ công thường không đáp ứng được yêu cầu này, dẫn đến tình trạng chậm trễ trong việc phát hành sản phẩm và tăng nguy cơ bỏ sót lỗi. Tự động hóa kiểm thử là giải pháp cần thiết để giải quyết vấn đề này.
2.2. Vấn Đề Với Công Cụ Kiểm Thử Hiện Tại và Khả Năng Tương Thích
Một số nghiên cứu trước đã đề xuất các phương pháp và công cụ thực hiện việc kiểm thử chức năng ứng dụng Web. Mặc dù vậy, các nghiên cứu này mới chỉ thực hiện kiểm thử tự động cho từng trang Web, hoặc cho các Website tĩnh mà chưa có nhiều nghiên cứu hỗ trợ cho kiểm thử luồng tương tác người dùng. Một số công cụ kiểm thử hiện tại còn hạn chế về khả năng tương thích với các thành phần giao diện phức tạp và các ứng dụng Web động.
III. Phương Pháp Đặc Tả Giao Diện Cho Ứng Dụng Web
Để áp dụng phương pháp kiểm thử dựa trên mô hình, chúng ta cần xây dựng mô hình đặc tả chính xác hành vi của hệ thống cần kiểm thử. Mô hình là một sự biểu đồ hóa, mô tả chi tiết hệ thống, đồng thời mô tả chi tiết các khía cạnh, các đặc tính của hệ thống. Mô hình cần phải đủ chi tiết để giúp ta hiểu và đoán nhận được hành vi của hệ thống. Có nhiều phương pháp đặc tả mô hình như: máy hữu hạn trạng thái, ô tô mát trạng thái, máy trạng thái UML, chuỗi Markov, văn phạm, bảng quyết định, v.v. Phụ thuộc vào phương pháp và công cụ kiểm thử, chúng ta sẽ lựa chọn phương pháp đặc tả hệ thống tương ứng. Trong chương 2, chúng tôi chỉ trình bày một phương pháp đặc tả tương tác giao diện ứng dụng Web được sử dụng cho nghiên cứu này.
3.1. Sử Dụng Ô Tô Mát Hữu Hạn Trạng Thái FSA Để Mô Hình Hóa
Theo quy trình kiểm thử dựa trên mô hình, việc đầu tiên chúng ta phải làm trong số các hoạt động kiểm thử tự động ứng dụng Web đó là xây dựng mô hình đặc tả hành vi của ứng dụng Web. Có nhiều hành vi có thể được sử dụng để đặc tả nhưng trong luận văn này, chỉ đề cập đến hành vi tương tác của người dùng đối với hệ thống ứng dụng Web, thông qua sự thay đổi trạng thái (hay sự thay đổi giao diện) của ứng dụng Web. Chúng tôi dùng ô tô mát trạng thái làm phương pháp đặc tả hình thức giao diện ứng dụng Web.
3.2. Các Bước Xây Dựng Mô Hình Tương Tác Giao Diện Người Dùng
Để mô hình hóa các hành vi tương tác giao diện người dùng ứng dụng Web như là một ô tô mát trạng thái, chúng tôi cần thực hiện các bước sau: (1) Chia nhỏ hệ thống thành các mô-đun; (2) Với mỗi mô-đun chúng ta cần xác định các giao diện người dùng; (3) Với mỗi giao diện người dùng được đặc tả bằng một ô tô mát trạng thái; (4) Nối các ô tô mát trạng thái đó lại thành một bản đặc tả hoàn chỉnh cho cả hệ thống.
IV. Thuật Toán Sinh Tự Động Ca Kiểm Thử Phần Mềm Từ Mô Hình
Sau khi xây dựng mô hình đặc tả giao diện, bước tiếp theo là sinh tự động các ca kiểm thử từ mô hình này. Thuật toán sinh ca kiểm thử cần đảm bảo tính bao phủ và hiệu quả, đồng thời dễ dàng tích hợp với các công cụ kiểm thử tự động. Việc lựa chọn thuật toán phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tốc độ của quá trình kiểm thử.
4.1. Các Phương Pháp Tạo Ca Kiểm Thử Phổ Biến Từ FSA
Có nhiều phương pháp để tạo ca kiểm thử từ ô tô mát hữu hạn trạng thái (FSA), bao gồm phương pháp bao phủ trạng thái, bao phủ chuyển tiếp và bao phủ đường dẫn. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào yêu cầu kiểm thử và độ phức tạp của hệ thống.
4.2. Tối Ưu Hóa Thuật Toán Sinh Ca Kiểm Thử Để Tăng Hiệu Quả
Để tăng hiệu quả của quá trình sinh ca kiểm thử, cần áp dụng các kỹ thuật tối ưu hóa như giảm thiểu số lượng ca kiểm thử, loại bỏ các ca kiểm thử trùng lặp và ưu tiên các ca kiểm thử có khả năng phát hiện lỗi cao. Các kỹ thuật này giúp giảm thời gian thực thi kiểm thử và tăng độ tin cậy của kết quả.
V. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu về MBT
Nghiên cứu này được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề trên. Đề tài đưa ra phương pháp đặc tả hình thức giao diện cho các ứng dụng Web. Từ đó, chúng tôi xây dựng thuật toán sinh tự động các ca kiểm thử từ bản đặc tả trên. Cuối cùng, đề tài dùng phương pháp đã được đề xuất trong [5] làm cơ sở để xây dựng một công cụ kiểm thử tự động tương tác giao diện các ứng dụng Web. Công cụ này kiểm thử được cho các ứng dụng Web có nhiều loại phần tử Web như: DropDownList, CheckBoxList, RadioList, DataGrid, v.v.; kể cả với các phần tử Web không có thuộc tính định danh (id) và các giao diện pop-up.
5.1. Xây Dựng Công Cụ Kiểm Thử Tự Động Dựa Trên Selenium
Công cụ kiểm thử tự động được xây dựng dựa trên Selenium và các API WebDriver, cho phép tương tác với các thành phần giao diện Web một cách linh hoạt và hiệu quả. Công cụ này hỗ trợ nhiều loại phần tử Web và có khả năng kiểm thử các ứng dụng Web động.
5.2. Đánh Giá Hiệu Quả của Phương Pháp và Công Cụ Kiểm Thử
Kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp và công cụ kiểm thử được đề xuất có khả năng tự động hóa quá trình kiểm thử giao diện người dùng một cách hiệu quả, giảm thiểu thời gian và công sức so với kiểm thử thủ công. Công cụ này cũng có khả năng phát hiện các lỗi liên quan đến tương tác giao diện người dùng một cách chính xác.
VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Kiểm Thử Phần Mềm Tương Lai
Phần còn lại của luận văn được cấu trúc như sau. Chương 2 trình bày về phương pháp đặc tả giao diện cho các ứng dụng Web như là một ô tô mát hữu hạn trạng thái và được biểu diễn dưới dạng các tệp tin MS Excel. Ở chương 3, luận văn này trình bày phương pháp sinh tự động các ca kiểm thử từ ô tô mát hữu hạn trạng thái và thực thi chúng trên trên ứng dụng Web. Tiếp đến, chương 4 trình bày công cụ và kết quả thực nghiệm. Cuối cùng, kết luận của luận văn và định hướng nghiên cứu tiếp theo được trình bày trong chương 5.
6.1. Tổng Kết Các Đóng Góp Chính của Nghiên Cứu
Nghiên cứu này đã đóng góp vào lĩnh vực kiểm thử phần mềm bằng cách đề xuất một phương pháp đặc tả giao diện hiệu quả, xây dựng thuật toán sinh ca kiểm thử tự động và phát triển một công cụ kiểm thử tự động có khả năng tương tác với nhiều loại phần tử Web.
6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Kiểm Thử Dựa Trên Mô Hình
Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc mở rộng phương pháp đặc tả giao diện để hỗ trợ các ứng dụng Web phức tạp hơn, cải thiện thuật toán sinh ca kiểm thử để tăng độ bao phủ và hiệu quả, và tích hợp công cụ kiểm thử với các quy trình phát triển phần mềm hiện đại như DevOps.
