Nghiên cứu kiểm thử tự động cho website với bộ công cụ Selenium và ngôn ngữ Java

Khóa luận kiểm thử tự động website bằng Selenium và Java tại Đại học Kinh tế Huế năm 2024

• Tác giả: Phạm Thị Như Quỳnh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Quỳnh Liên
• Trường học: Trường Đại học Kinh tế - Đại học Huế
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin quản lý
• Đề tài: Nghiên cứu kiểm thử tự động cho website với bộ công cụ Selenium và ngôn ngữ Java
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan kiểm thử tự động website với Selenium và Java

Kiểm thử tự động đóng vai trò sống còn trong chu trình phát triển phần mềm hiện đại. Phương thức này thay thế thao tác thủ công lặp lại bằng các kịch bản lập trình tự động. Đề tài nghiên cứu tại Đại học Kinh tế Huế tập trung khai thác sức mạnh của Selenium WebDriver kết hợp ngôn ngữ Java. Sự kết hợp này mang lại nền tảng kiểm thử web mạnh mẽ, linh hoạt và tiết kiệm chi phí. Selenium là bộ công cụ mã nguồn mở hàng đầu thế giới dành cho ứng dụng web. Thư viện này hỗ trợ đa nền tảng trình duyệt như Chrome, Firefox và Edge. Java cung cấp tính năng hướng đối tượng chặt chẽ, quản lý luồng dữ liệu an toàn và hệ sinh thái thư viện khổng lồ. Kiểm thử viên có thể thiết lập các bài kiểm tra phức tạp một cách có cấu trúc. Quy trình phát hiện lỗi trở nên nhất quán và đáng tin cậy hơn. Các dự án công nghệ thông tin tại trường đại học dễ dàng tiếp cận và ứng dụng kỹ thuật này. Nhờ đó, chất lượng của sản phẩm phần mềm luôn được bảo đảm trước khi vận hành thực tế.

1.1. Khái niệm và vai trò của Selenium WebDriver

Selenium WebDriver đóng vai trò cầu nối điều khiển trực tiếp trình duyệt thông qua cơ chế driver gốc. Công cụ này khởi chạy trình duyệt web, gửi lệnh thao tác và nhận phản hồi trực tiếp. Trình duyệt thực thi hành vi tương tự như thao tác của người dùng thật. Các tác vụ như nhấp chuột, điền biểu mẫu, chuyển trang và xác thực dữ liệu đều diễn ra tự động. Tốc độ kiểm tra tăng lên đáng kể so với phương thức thao tác thủ công. Công cụ hỗ trợ chạy kiểm thử song song trên nhiều môi trường khác nhau. Điều này giúp phát hiện lỗi hiển thị và lỗi chức năng sớm trong vòng đời phát triển phần mềm.

1.2. Ưu thế của ngôn ngữ Java trong kiểm thử tự động

Java duy trì vị trí ngôn ngữ phổ biến nhất khi xây dựng framework kiểm thử với Selenium. Tính chất tĩnh và kiểu dữ liệu chặt chẽ của Java hạn chế tối đa các sai sót cú pháp ngay trong quá trình viết mã. Cộng đồng lập trình viên Java toàn cầu rất đông đảo và sẵn sàng hỗ trợ kỹ thuật. Hệ thống thư viện bổ trợ như TestNG, JUnit và Maven tích hợp hoàn hảo với Selenium. Việc quản lý gói phụ thuộc và tạo báo cáo thực thi trở nên đơn giản. Mã nguồn kiểm thử bằng Java có tính tái sử dụng cao, dễ bảo trì và dễ tích hợp vào đường ống CI/CD doanh nghiệp.

II. Thách thức kiểm thử tự động website bằng Selenium và Java

Kiểm thử thủ công bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng khi quy mô hệ thống website mở rộng. Kiểm thử viên phải đối mặt với áp lực thời gian lớn trong mỗi chu kỳ phát hành sản phẩm. Việc lặp đi lặp lại hàng trăm kịch bản kiểm thử gây mệt mỏi và dễ dẫn đến sai sót do yếu tố con người. Chi phí nhân sự tăng nhanh nhưng độ bao phủ kiểm thử vẫn không đạt mức tối ưu. Nghiên cứu tại Đại học Kinh tế Huế chỉ ra các thách thức lớn trong quản lý chất lượng phần mềm truyền thống. Bên cạnh đó, việc áp dụng kiểm thử tự động cũng mang lại những rào cản kỹ thuật nhất định. Giao diện người dùng thường xuyên thay đổi khiến các bộ định vị phần tử web dễ bị lỗi thời. Kịch bản kiểm thử trở nên dễ vỡ và tiêu tốn nhiều công sức bảo trì nếu không thiết kế đúng chuẩn. Các phần tử động, cơ chế bất đồng bộ Ajax và cửa sổ bật lên thường tạo ra kết quả kiểm thử thiếu ổn định. Đội ngũ kiểm thử đòi hỏi kỹ năng lập trình Java bài bản để xử lý ngoại lệ và tối ưu mã nguồn.

2.1. Hạn chế cố hữu của quy trình kiểm thử thủ công

Kiểm thử thủ công đòi hỏi nhân lực thực hiện từng thao tác nhấp chuột và nhập liệu trên màn hình. Quy trình này tiêu tốn nhiều thời gian và gây lãng phí nguồn lực của doanh nghiệp phần mềm. Khi khối lượng tính năng tăng lên, việc kiểm thử hồi quy toàn diện gần như bất khả thi. Kiểm thử viên dễ rơi vào tình trạng quá tải tâm lý sau nhiều giờ kiểm tra lặp lại. Tỉ lệ bỏ sót lỗi tiềm ẩn trong hệ thống tăng cao theo thời gian dự án. Ngoài ra, kiểm thử thủ công không thể đo lường chính xác hiệu năng phản hồi của trang web trong các kịch bản tải dữ liệu lớn.

2.2. Vấn đề bảo trì kịch bản kiểm thử tự động giao diện

Giao diện người dùng của các ứng dụng web hiện đại liên tục cập nhật theo nhu cầu kinh doanh. Khi lập trình viên thay đổi cấu trúc mã nguồn HTML, các bộ định vị XPath và CSS Selector có thể mất hiệu lực. Kịch bản Selenium sẽ lập tức dừng thực thi và ném ra ngoại lệ NoSuchElementException. Hiện tượng kịch bản chập chờn cũng thường xuyên xảy ra do độ trễ mạng hoặc tải tài nguyên chậm. Nếu mã nguồn kiểm thử viết lộn xộn, nhóm phát triển sẽ mất hàng giờ để sửa từng đoạn mã nhỏ. Chi phí bảo trì kiểm thử khi đó vượt quá giá trị mà tự động hóa mang lại.

III. Giải pháp kiểm thử tự động website với Selenium và Java

Giải pháp toàn diện nhất để giải quyết các trở ngại trên là ứng dụng mô hình Page Object Model (POM). Nghiên cứu tại Đại học Kinh tế Huế đã triển khai thành công mô hình này trên nền tảng Java. Mô hình POM tách biệt hoàn toàn giữa cấu trúc giao diện trang web và logic thực thi kiểm thử. Mỗi trang web đại diện bởi một lớp đối tượng Java độc lập chứa danh sách phần tử và hành vi tương ứng. Các lớp kịch bản kiểm thử chỉ cần gọi lại phương thức đã định nghĩa sẵn. Bên cạnh mô hình POM, việc kết hợp framework kiểm thử TestNG gia tăng đáng kể sức mạnh quản lý bộ kiểm thử. TestNG cung cấp các cơ chế phân loại kịch bản, quản lý tham số kiểm thử bằng tệp XML và thiết lập độ ưu tiên thực thi. Hệ thống cơ chế chờ thông minh Explicit Wait và Fluent Wait trong Selenium cũng được tích hợp triệt để. Các lệnh chờ này loại bỏ triệt để hiện tượng kịch bản dừng đột ngột do tải trang chậm. Kết quả kiểm thử được tự động ghi nhận và trực quan hóa rõ ràng.

3.1. Thiết kế kiến trúc kiểm thử theo mô hình POM

Mô hình Page Object Model chuyển đổi mỗi trang web thành một lớp thực thể Java chuyên biệt. Kiểm thử viên khai báo các phần tử giao diện như nút bấm, ô nhập văn bản và đường dẫn tại đầu lớp. Phương thức PageFactory hỗ trợ khởi tạo nhanh các thành phần thông qua chú thích @FindBy. Khi giao diện ứng dụng thay đổi, người bảo trì chỉ cần cập nhật bộ định vị tại một vị trí duy nhất. Các kịch bản kiểm định không bị xáo trộn hay yêu cầu chỉnh sửa lại logic. Cách tiếp cận này giúp mã nguồn luôn tinh gọn, mạch lạc và tối ưu hóa tính tái sử dụng trong toàn bộ hệ thống dự án.

3.2. Chiến lược đồng bộ hóa và quản trị dữ liệu kịch bản

Đồng bộ hóa thời gian phản hồi giữa mã lệnh Selenium và trình duyệt là nhân tố cốt lõi bảo đảm tính ổn định. Giải pháp thay thế hoàn toàn lệnh dừng cứng Thread.sleep bằng kỹ thuật Explicit Wait. Trình điều khiển sẽ linh hoạt chờ đợi cho đến khi phần tử web hiển thị hoặc sẵn sàng nhận tương tác. Ngoài ra, việc tách biệt dữ liệu kiểm thử ra các tệp JSON hoặc bảng tính Excel giúp triển khai mô hình Data-Driven Testing. Cùng một kịch bản kiểm thử có thể chạy tự động với hàng trăm bộ dữ liệu đầu vào khác nhau. Hiệu quả kiểm thử biên và kiểm thử chức năng tăng vọt rõ rệt.

IV. Ứng dụng kiểm thử tự động website với Selenium và Java tại Huế

Công trình nghiên cứu tại Khoa Hệ thống thông tin kinh tế thuộc Đại học Kinh tế Huế chứng minh tính khả thi cao khi ứng dụng Selenium và Java. Hệ thống thử nghiệm thực tế trên website thương mại điện tử PetStore ghi nhận kết quả rất khả quan. Hàng loạt kịch bản kiểm thử chức năng quan trọng đã được thực thi tự động chính xác. Các tác vụ then chốt bao gồm xác thực đăng nhập tài khoản, tìm kiếm phân loại sản phẩm và quản lý quy trình giỏ hàng. Thời gian thực thi toàn bộ kịch bản giảm hơn 70% so với kiểm thử thủ công thông thường. Thành công của đề tài khẳng định giá trị to lớn của tự động hóa trong đào tạo học thuật và ứng dụng doanh nghiệp thực tế. Sinh viên chuyên ngành công nghệ tiếp cận trực tiếp các chuẩn mực công nghiệp hiện đại ngay trên ghế nhà trường. Doanh nghiệp phần mềm tại địa phương có thêm cơ sở tham khảo vững chắc để tối ưu hóa chi phí vận hành kiểm định chất lượng. Selenium kết hợp ngôn ngữ Java tiếp tục khẳng định vai trò trụ cột vững chắc trong lĩnh vực kiểm thử phần mềm tự động.

4.1. Kết quả kiểm thử thực nghiệm trên hệ thống PetStore

Quá trình thực nghiệm trên hệ thống PetStore thiết lập nhiều bộ kiểm thử cụ thể cho từng luồng người dùng. Chức năng đăng nhập được kiểm tra với cả tài khoản hợp lệ lẫn dữ liệu sai lệch để kiểm chứng thông báo lỗi. Bộ kịch bản tìm kiếm đánh giá khả năng hiển thị danh sách sản phẩm theo từ khóa tương ứng. Bộ kiểm thử quản lý sản phẩm gồm sáu trường hợp kiểm tra từ điều hướng giỏ hàng đến xem thông tin chi tiết mặt hàng. Toàn bộ kịch bản tự động thực thi trơn tru mà không gặp xung đột trình duyệt. Bản báo cáo sau kiểm thử chỉ ra chính xác trạng thái đạt chuẩn của từng tính năng.

4.2. Định hướng mở rộng framework cho doanh nghiệp phần mềm

Đề tài mở ra tiềm năng lớn để tiếp tục mở rộng quy mô kiểm thử tự động trong môi trường chuyên nghiệp. Bước phát triển tiếp theo là tích hợp bộ kịch bản kiểm thử vào các máy chủ tự động hóa như Jenkins hoặc GitLab CI. Mỗi thay đổi mã nguồn mới sẽ kích hoạt kiểm thử hồi quy ngay lập tức. Đội ngũ kỹ thuật có thể bổ sung các thư viện tạo báo cáo tương tác như Allure Report để theo dõi dữ liệu trực quan. Mô hình này cũng sẵn sàng kết nối với Selenium Grid nhằm phân tán kiểm thử song song trên nhiều máy ảo. Doanh nghiệp nhờ đó tối ưu hóa tối đa thời gian phát hành sản phẩm ra thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng, các ứng dụng web và phần mềm đã trở thành thành phần thiết yếu trong hoạt động vận hành của doanh nghiệp cũng như đời sống xã hội. Nhu cầu ngày càng cao của người dùng đòi hỏi các hệ thống phần mềm phải liên tục được cập nhật, tối ưu hóa hiệu suất và duy trì tính ổn định. Điều này đặt ra áp lực lớn đối với các nhóm phát triển phần mềm trong việc đảm bảo chất lượng trước khi sản phẩm được phát hành ra thị trường. Kiểm thử phần mềm không chỉ đóng vai trò phát hiện sai sót mà còn hỗ trợ đánh giá chất lượng, cải thiện trải nghiệm người dùng và gia tăng năng lực cạnh tranh cho sản phẩm.

Tuy nhiên, trong quá trình phát triển, việc thực hiện kiểm thử thủ công (manual testing) đối với khối lượng lớn các trường hợp kiểm thử lặp đi lặp lại thường tiêu tốn nhiều thời gian, chi phí nhân lực và tiềm ẩn nguy cơ sai sót do yếu tố con người. Để giải quyết hạn chế này, việc áp dụng kỹ thuật kiểm thử tự động thông qua các công cụ chuyên dụng như Selenium kết hợp ngôn ngữ lập trình Java là giải pháp kỹ thuật giúp tối ưu hóa thời gian thực thi, nâng cao độ chính xác và hỗ trợ kiểm thử hồi quy hiệu quả trên nhiều nền tảng trình duyệt.

Khóa luận xác định các mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau:

• Mục tiêu chung: Nghiên cứu bộ công cụ kiểm thử tự động Selenium bằng ngôn ngữ Java để ứng dụng cho việc kiểm thử Website.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Hệ thống hóa được các kiến thức cơ bản về kiểm thử phần mềm nói chung và kiểm thử Website nói riêng.
  2. Hiểu hơn về kiến thức cơ bản của công cụ kiểm thử tự động Selenium.
  3. Cài đặt và sử dụng thành thạo công cụ trong quá trình kiểm thử phần mềm.
  4. Tạo được các kịch bản kiểm thử (Test Case).
  5. Tạo được bản báo cáo kiểm thử (Test Report).
  6. Thực thi kiểm thử tự động sử dụng bộ công cụ Selenium và framework WebDriver theo mô hình hướng đối tượng Page Object Model (POM).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:

• Đối tượng nghiên cứu: Ngôn ngữ lập trình Java, bộ công cụ Selenium, kỹ thuật kiểm thử tự động và ứng dụng web thương mại điện tử PetStore.
• Phạm vi không gian: Thực hiện tại Công ty Cổ phần Phần mềm Quốc tế 3S Huế (3S Hue Intersoft).
• Phạm vi thời gian: Từ ngày 25/12/2024 đến ngày 14/04/2024.
• Phạm vi nội dung: Áp dụng kiểm thử tự động trên website PetStore (https://petstore.com/), tập trung vào 3 phân hệ chức năng: Đăng nhập/Đăng xuất, Tìm kiếm sản phẩm và Quản lý sản phẩm trong giỏ hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên nền tảng lý thuyết kiểm thử phần mềm tiêu chuẩn và các công nghệ tự động hóa mã nguồn mở:

• Nguyên tắc và quy trình kiểm thử: Dựa trên 7 nguyên tắc cơ bản của kiểm thử phần mềm (kiểm thử chứng minh sự hiện diện của lỗi, không thể kiểm tra toàn diện, kiểm thử sớm, phân cụm lỗi theo nguyên lý Pareto 80/20, nghịch lý thuốc trừ sâu - Pesticide paradox, kiểm thử phụ thuộc ngữ cảnh, sai lầm về việc không có lỗi). Quy trình kiểm thử được triển khai qua 6 giai đoạn tiêu chuẩn: Phân tích yêu cầu (Requirement Analysis), Lập kế hoạch kiểm thử (Test Planning), Thiết kế kịch bản kiểm thử (Test Case Development), Thiết lập môi trường kiểm thử (Test Environment Setup), Thực hiện kiểm thử (Test Execution) và Đóng chu trình kiểm thử (Test Cycle Closure).
• Cấp độ và kỹ thuật kiểm thử: Khung lý thuyết bao gồm 4 cấp độ kiểm thử (Unit Test, Integration Test, System Test, Acceptance Test gồm Alpha và Beta Test) cùng 3 kỹ thuật kiểm thử chính: Kiểm thử hộp đen (Black-box Testing), Kiểm thử hộp trắng (White-box Testing) và Kiểm thử hộp xám (Gray-box Testing).
• Công nghệ kiểm thử tự động: Khảo sát bộ công cụ Selenium gồm 4 thành phần (Selenium IDE, Selenium RC, Selenium WebDriver, Selenium Grid), trong đó Selenium WebDriver giữ vai trò trung tâm để tương tác trực tiếp với các trình duyệt web. Khóa luận ứng dụng mô hình thiết kế Page Object Model (POM) để tổ chức mã nguồn kiểm thử.

Phương pháp nghiên cứu được tác giả áp dụng gồm:

• Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, tổng hợp các tài liệu học thuật và kỹ thuật về kiểm thử phần mềm, ngôn ngữ Java, cơ chế hoạt động của Selenium WebDriver và mô hình POM.
• Phương pháp quan sát, tổng hợp: Khảo sát cấu trúc giao diện, luồng xử lý dữ liệu và chức năng thực tế của trang web thương mại điện tử PetStore (https://petstore.com/).
• Phương pháp kiểm thử thực nghiệm: Áp dụng kỹ thuật kiểm thử hộp đen dựa trên phân tích chức năng để thiết kế 20 kịch bản kiểm thử chi tiết; xây dựng framework kiểm thử tự động bằng Java và Selenium WebDriver theo mô hình POM; thực thi kiểm thử và trích xuất báo cáo.
• Nguồn dữ liệu: Các thành phần giao diện, đường dẫn web, biểu mẫu nhập liệu và phản hồi hệ thống trên website PetStore, kết hợp với các tiêu chuẩn quy trình kiểm thử tại doanh nghiệp thực tập.

Thiết kế và triển khai

Khóa luận tiến hành xây dựng và triển khai framework kiểm thử tự động cho hệ thống web PetStore theo kiến trúc hướng đối tượng POM (Page Object Model).

Mô hình POM phân tách cấu trúc dự án kiểm thử thành các tầng chức năng độc lập:

• Tầng định vị phần tử (Element Locators): Quản lý tập trung các bộ chọn (XPath, ID, Class, CSS Selector) đại diện cho các trường dữ liệu, nút bấm, hình ảnh trên từng trang web (như trang Đăng nhập, trang Tìm kiếm, trang Giỏ hàng).
• Tầng phương thức thao tác (Page Methods): Đóng gói các hành vi tương tác của người dùng thành các hàm xử lý trong Java (nhập chuỗi ký tự vào ô văn bản, nhấp chuột, điều hướng liên kết).
• Tầng kịch bản kiểm thử (Test Scripts): Gọi các phương thức từ tầng trang để thực thi chuỗi hành động theo từng ca kiểm thử, sau đó sử dụng các câu lệnh kiểm tra (assertions) để đối chiếu kết quả thực tế với kết quả mong đợi.

Môi trường kỹ thuật được triển khai bao gồm:

• Ngôn ngữ và công cụ biên dịch: Java kết hợp với bộ công cụ quản lý dự án Apache Maven. Cấu hình biến môi trường hệ thống được thực hiện bằng cách tạo biến JAVA_HOME trỏ tới thư mục cài đặt JDK, sau đó thêm đường dẫn thư mục bin của JDK và thư mục bin của Apache Maven vào biến Path.
• Thư viện kiểm thử: Tích hợp Selenium WebDriver vào dự án thông qua tập tin cấu hình của Maven để tự động quản lý các gói phụ thuộc và điều khiển trình duyệt thực thi các thao tác mô phỏng người dùng.
• Quy trình thực thi: Khởi chạy tập lệnh kiểm thử tự động tuần tự qua các bộ kịch bản, ghi nhận kết quả đạt (Pass) hoặc không đạt (Fail), chụp ảnh màn hình minh họa các bước thực hiện và tổng hợp thành bản báo cáo thử nghiệm (Test Report).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kiểm thử phần mềm

Chương 1 trình bày hệ thống lý luận nền tảng về kiểm thử phần mềm. Tác giả định nghĩa kiểm thử phần mềm là quá trình kiểm tra chất lượng, chức năng và hiệu suất của sản phẩm trước khi đưa vào vận hành. Chương này phân tích chi tiết 7 nguyên tắc cơ bản trong kiểm thử phần mềm và mô tả cấu trúc 6 giai đoạn của vòng đời kiểm thử phần mềm từ khâu tiếp nhận tài liệu đặc tả đến khi đóng chu trình kiểm thử.

Về cấp độ kiểm thử, chương phân định rõ vai trò của 4 mức độ: Kiểm thử đơn vị (Unit Test) do lập trình viên thực hiện trên từng khối mã; Kiểm thử tích hợp (Integration Test) nhằm phát hiện lỗi giao tiếp giữa các đơn vị; Kiểm thử hệ thống (System Test) đánh giá toàn bộ phần mềm đã tích hợp trên các tiêu chí chức năng, độ tin cậy và hiệu năng; Kiểm thử chấp nhận (Acceptance Test) bao gồm kiểm thử Alpha (nội bộ doanh nghiệp) và kiểm thử Beta (người dùng cuối tại môi trường thực tế).

Về kỹ thuật kiểm thử, tác giả phân loại và lập bảng so sánh ưu, nhược điểm của 3 kỹ thuật:

Kỹ thuật	Ưu điểm	Nhược điểm
Kiểm thử hộp đen	Người kiểm thử không cần kiến thức lập trình; không cần tìm hiểu kiến trúc bên trong; mô phỏng sát hành vi người dùng; độ phức tạp thấp.	Khó tự động hóa; không khả thi để kiểm tra mọi nhánh đường dẫn; khó xác định nguyên nhân gốc rễ khi phát sinh lỗi; khó đo lường độ bao phủ mã nguồn.
Kiểm thử hộp trắng	Đạt độ bao phủ mã nguồn hoàn chỉnh; dễ tự động hóa; tối ưu hóa chi phí trao đổi giữa tester và developer; hỗ trợ cải tiến chất lượng mã liên tục.	Đòi hỏi kỹ năng lập trình chuyên sâu; chi phí bảo trì mã kiểm thử cao khi mã nguồn thay đổi; không kiểm tra được các chức năng còn thiếu trong mã; không đứng từ góc nhìn người dùng.
Kiểm thử hộp xám	Thiết lập mục tiêu kiểm thử rõ ràng; kết hợp góc nhìn người dùng với một phần cấu trúc bên trong; giảm thiểu xung đột giữa lập trình viên và kiểm thử viên; chi phí thấp hơn kiểm thử tích hợp.	Truy cập hạn chế vào mã nguồn khiến việc bao phủ đường dẫn bị giới hạn; khó liên kết lỗi với nguyên nhân gốc trong hệ thống phân tán; không kiểm tra sâu được thuật toán nội bộ.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và công cụ kiểm thử tự động cho Website

Chương 2 tập trung vào các đặc thù kỹ thuật của kiểm thử ứng dụng web và công nghệ tự động hóa. Tác giả phân loại 8 dạng website phổ biến hiện nay: website tĩnh, website động, website thương mại điện tử, cổng thông tin (Portal web app), ứng dụng nhiều trang (MPA), ứng dụng trang đơn (SPA), website quản trị nội dung (CMS) và ứng dụng web lũy tiến (PWA). Các kỹ thuật kiểm thử web được khảo sát gồm: kiểm thử chức năng (liên kết, biểu mẫu, cookie, HTML/CSS, cơ sở dữ liệu), kiểm thử khả năng sử dụng, kiểm thử giao diện (UI), kiểm thử khả năng tương thích, kiểm thử hiệu suất và kiểm thử bảo mật.

Chương này trình bày quy trình kiểm thử tự động gồm 5 bước: (1) Lựa chọn công cụ; (2) Xác định phạm vi tự động hóa; (3) Lập kế hoạch, thiết kế và phát triển; (4) Thực hiện kiểm thử; (5) Bảo trì kịch bản. Tác giả tổng hợp sự khác biệt giữa kiểm thử thủ công và kiểm thử tự động qua các tham số vận hành:

Tiêu chí so sánh	Kiểm thử tự động	Kiểm thử thủ công
Phương thức thực hiện	Sử dụng công cụ phần mềm và mã lệnh để chạy tự động	Thực hiện trực tiếp bởi con người tương tác trên phần mềm
Tốc độ xử lý	Tốc độ thực thi nhanh vượt trội	Tốc độ thực thi chậm hơn nhiều
Kiểm thử ngẫu nhiên	Không hỗ trợ kiểm thử thăm dò ngẫu nhiên	Rất phù hợp cho kiểm thử ngẫu nhiên (Exploratory Testing)
Chi phí đầu tư ban đầu	Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn về công cụ và nhân lực	Chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp hơn
Hiệu quả lâu dài (ROI)	Chỉ số ROI cao và mang lại lợi ích lâu dài	ROI thấp hơn khi dự án kéo dài
Độ tin cậy	Độ tin cậy cao, chính xác, không bị ảnh hưởng bởi tâm lý	Dễ xảy ra sai sót do nhàm chán khi thực hiện lặp lại
Mức độ phụ thuộc giao diện	Thay đổi nhỏ về thuộc tính (id, class) đòi hỏi sửa đổi script	Thay đổi nhỏ không làm cản trở quá trình thao tác bằng tay
Kiểm thử hiệu suất	Bắt buộc sử dụng công cụ tự động (Load, Stress, Spike Testing)	Hoàn toàn không khả thi để thực hiện thủ công
Thực hiện song song / hàng loạt	Có thể chạy hàng loạt kịch bản đồng thời trên nhiều nền tảng	Không thể chạy hàng loạt hoặc chạy tự động ngoài giờ làm việc
Yêu cầu kỹ năng	Bắt buộc phải có kỹ năng lập trình	Không bắt buộc phải có kiến thức lập trình
Báo cáo kiểm thử	Hệ thống tự động ghi nhận và phân phối báo cáo cho các bên	Kết quả thường được ghi chép thủ công trên Word hoặc Excel
Môi trường phù hợp	Kiểm thử hồi quy, kiểm thử hiệu suất, tác vụ lặp lại nhiều lần	Kiểm thử giao diện sơ khai, kiểm thử trải nghiệm người dùng

Bên cạnh việc khảo sát các công cụ kiểm thử như Appium, Postman, Katalon Studio, Robot Framework, TestComplete và Apache JMeter, tác giả phân tích chi tiết bộ công cụ Selenium gồm 4 thành phần: Selenium IDE, Selenium RC, Selenium WebDriver và Selenium Grid. Trong đó, Selenium WebDriver được đánh giá là framework tự động hóa mạnh mẽ nhờ khả năng tương tác trực tiếp với trình duyệt, hỗ trợ đa nền tảng và đa ngôn ngữ lập trình, song cũng tồn tại hạn chế là chỉ hỗ trợ ứng dụng web, đòi hỏi kỹ năng lập trình và không tích hợp sẵn tính năng tự động tạo báo cáo kiểm thử.

Chương 3: Thực thi kiểm thử tự động cho Website PetStore bằng bộ công cụ Selenium

Chương 3 là phần thực nghiệm kỹ thuật, áp dụng Selenium WebDriver và Java theo mô hình POM để kiểm thử website https://petstore.com/ - một nền tảng bán lẻ sản phẩm và phụ kiện cho thú cưng.

Tác giả đã xây dựng 3 bộ kịch bản kiểm thử với tổng số 20 test case cụ thể:

1. Bộ kịch bản kiểm thử Đăng nhập (8 test case):

   • Login_001: Xác minh người dùng được điều hướng đến trang đăng nhập thành công.
   • Login_002: Xác minh logo chính giữa trang đăng nhập hiển thị chính xác.
   • Login_003: Xác minh đăng nhập thất bại khi nhập tên người dùng standard_user1 và mật khẩu secret_sauce1, hệ thống hiển thị thông báo lỗi: "Username and password do not match any user in this service".
   • Login_004: Xác minh đăng nhập thất bại khi nhập sai tên người dùng (standard_user1) với mật khẩu đúng (secret_sauce).
   • Login_005: Xác minh đăng nhập thất bại khi nhập đúng tên người dùng (standard_user) với mật khẩu sai (secret_sauce123).
   • Login_006: Xác minh thông báo lỗi hiển thị "Username is required" khi để trống tên người dùng.
   • Login_007: Xác minh thông báo lỗi hiển thị "Password is required" khi để trống mật khẩu.
   • Login_008: Xác minh đăng nhập thành công khi nhập đúng thông tin (standard_user / secret_sauce), điều hướng vào trang sản phẩm và tự động thực hiện đăng xuất thành công.

2. Bộ kịch bản kiểm thử Tìm kiếm sản phẩm (6 test case):

   • Search_001: Xác minh hiển thị danh sách sản phẩm gợi ý khi nhập từ khóa "Dog".
   • Search_002: Xác minh không hiển thị danh sách gợi ý khi tìm kiếm tên sản phẩm không tồn tại ("Quần thun").
   • Search_003: Xác minh hiển thị đúng danh sách sản phẩm khi nhập tên chính xác ("MALTESE PUPPY FOR SALE").
   • Search_004: Xác minh không hiển thị danh sách sản phẩm khi nhập tên dạng viết tắt ("HD").
   • Search_005: Xác minh tìm kiếm sản phẩm "MALTESE PUPPY FOR SALE" và kiểm tra thông tin chi tiết của sản phẩm khi nhấp chọn.
   • Search_006: Xác minh tìm kiếm từ khóa gợi ý "Cat" và thao tác nhấp chọn liên kết "View More" để tải toàn bộ danh mục liên quan.

3. Bộ kịch bản kiểm thử Quản lý sản phẩm (6 test case):

   • Product_001: Xác minh người dùng được điều hướng đến trang giỏ hàng khi nhấp vào biểu tượng giỏ hàng.
   • Product_002: Xác minh tiêu đề đầu trang sản phẩm hiển thị đúng chuỗi "Dog products".
   • Product_003: Xác minh hình ảnh và thông tin chi tiết hiển thị chính xác khi chọn sản phẩm "EXERCISE BALL FOR HAMSTERS AND SMALL PETS".
   • Các ca kiểm thử tiếp theo kiểm tra tương tác thêm sản phẩm, điều chỉnh số lượng và xóa sản phẩm khỏi giỏ hàng, trong đó tiêu biểu là Product_005 xác minh số lượng sản phẩm giảm 1 đơn vị khi thao tác trừ sản phẩm trong giỏ hàng.

Chương này trình bày chi tiết mã nguồn lấy đường dẫn phần tử (Element XPath), các hàm tương tác giao diện và các kịch bản chạy thực tế của các test case đại diện (Login_008, Search_006, Product_005), đồng thời chụp lại kết quả kiểm thử đạt chuẩn và bảng báo cáo thử nghiệm cuối cùng.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành các mục tiêu đề ra với những kết quả cụ thể:

• Cài đặt thành công môi trường phát triển kiểm thử tự động, tích hợp hoàn chỉnh Java JDK, Apache Maven và thư viện Selenium WebDriver.
• Xây dựng thành công framework kiểm thử tự động áp dụng mô hình thiết kế Page Object Model (POM), đảm bảo tách biệt mã xử lý giao diện và mã kịch bản kiểm thử.
• Thiết kế và chuẩn hóa 20 test case hoàn chỉnh bao phủ 3 chức năng trọng yếu của website PetStore (8 ca kiểm thử đăng nhập, 6 ca kiểm thử tìm kiếm, 6 ca kiểm thử quản lý giỏ hàng).
• Thực thi kiểm thử tự động thành công trên các kịch bản đã xây dựng, kiểm tra độ chính xác của phản hồi hệ thống và trích xuất bản báo cáo kiểm thử (Test Report).

Về đóng góp, tác giả đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết kiểm thử phần mềm và kiểm thử website từ góc độ học thuật đến ứng dụng thực tiễn tại doanh nghiệp. Đề tài cung cấp minh chứng thực nghiệm về việc áp dụng giải pháp kiểm thử tự động mã nguồn mở để tối ưu hóa quy trình kiểm thử hồi quy, giảm bớt sự phụ thuộc vào kiểm thử thủ công đối với các tính năng có tính lặp lại cao trên website thương mại điện tử.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các hạn chế kỹ thuật dựa trên phạm vi thực hiện:

• Selenium WebDriver chỉ hỗ trợ kiểm thử ứng dụng trên nền tảng web, chưa mở rộng cho các ứng dụng di động hoặc ứng dụng máy tính (desktop).
• Công cụ đòi hỏi người thực hiện phải có kỹ năng lập trình; các kịch bản dễ bị lỗi khi cấu trúc giao diện HTML/DOM của website thay đổi, đòi hỏi chi phí bảo trì script.
• Selenium không tích hợp sẵn tính năng tự động xuất báo cáo chuyên sâu, yêu cầu người kiểm thử phải tự thiết lập mã để trích xuất báo cáo.
• Phạm vi thực nghiệm của đề tài mới dừng lại ở 3 chức năng chính trên trang PetStore, chưa bao phủ toàn diện các chức năng thanh toán trực tuyến, quản lý tài khoản nâng cao hay kiểm thử hiệu năng chịu tải.

Các hướng phát triển tiếp theo được đề xuất:

• Mở rộng xây dựng bộ kịch bản kiểm thử tự động cho toàn bộ các chức năng và phân hệ còn lại của hệ thống web PetStore.
• Tích hợp thêm các thư viện tạo báo cáo tự động chuyên nghiệp (như Allure Report hoặc ExtentReports) nhằm nâng cao tính trực quan cho báo cáo kiểm thử.
• Đưa bộ kiểm thử tự động vào quy trình Tích hợp liên tục và Phân phối liên tục (CI/CD) để tự động kích hoạt kiểm thử hồi quy mỗi khi có phiên bản cập nhật mã nguồn mới.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các chuyên ngành Hệ thống thông tin quản lý, Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm, cũng như các kiểm thử viên mới bắt đầu tiếp cận lĩnh vực kiểm thử tự động (Automation Testing).

Nội dung đáng chú ý nhất để tham khảo gồm:

• Bảng tổng hợp so sánh chi tiết giữa kiểm thử thủ công và kiểm thử tự động theo các tiêu chí kỹ thuật và quản lý dự án.
• Hướng dẫn cấu hình môi trường Java, biến môi trường hệ thống (JAVA_HOME, Path) và Maven.
• Phương pháp áp dụng mô hình Page Object Model (POM) để cấu trúc mã nguồn kiểm thử tự động chuyên nghiệp, dễ bảo trì.
• Bộ 20 test case mẫu cho các chức năng thương mại điện tử (đăng nhập, tìm kiếm, giỏ hàng) với các bước thực hiện và dữ liệu đầu vào cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận đã xây dựng tổng cộng bao nhiêu test case và phân bổ cho các chức năng nào trên website PetStore?
Khóa luận đã xây dựng tổng cộng 20 test case, phân bổ thành 3 bộ kịch bản: bộ kịch bản Đăng nhập gồm 8 test case (Login_001 đến Login_008), bộ kịch bản Tìm kiếm sản phẩm gồm 6 test case (Search_001 đến Search_006) và bộ kịch bản Quản lý sản phẩm trong giỏ hàng gồm 6 test case (Product_001 đến Product_006).

2. Mô hình Page Object Model (POM) được tác giả ứng dụng trong đề tài như thế nào?
Tác giả áp dụng mô hình POM để tách biệt cấu trúc kiểm thử thành các tầng riêng biệt: một tầng chứa các đường dẫn XPath/Locator định vị phần tử giao diện và các hàm tương tác với trang web, một tầng chứa kịch bản kiểm thử (test script) thực thi và xác minh kết quả. Cách tổ chức này giúp mã nguồn gọn gàng, giảm thiểu lặp mã và dễ dàng cập nhật khi giao diện web thay đổi.

3. Để cài đặt môi trường kiểm thử tự động trong đề tài, tác giả đã cấu hình các biến môi trường nào?
Tác giả đã tạo biến môi trường hệ thống JAVA_HOME dẫn đến thư mục cài đặt Java JDK, đồng thời chỉnh sửa biến hệ thống Path để dán đường dẫn thư mục bin của JDK và thư mục bin của Apache Maven.

4. Dữ liệu thử nghiệm (test data) và kết quả mong muốn của ca kiểm thử Login_008 được quy định như thế nào?
Trong Login_008, người kiểm thử nhập tên người dùng hợp lệ là standard_user và mật khẩu là secret_sauce, sau đó nhấn nút Đăng nhập. Kết quả mong đợi là hệ thống đăng nhập thành công, điều hướng vào trang danh sách sản phẩm và sau đó thực hiện đăng xuất thành công khỏi hệ thống.

5. Vì sao tác giả chọn Selenium WebDriver thay vì Selenium IDE để thực hiện kiểm thử tự động?
Theo phân tích của tác giả, Selenium IDE chủ yếu là công cụ ghi và phát lại (record and playback) đơn giản dạng plugin trên trình duyệt, không đủ linh hoạt cho các trường hợp kiểm thử phức tạp. Ngược lại, Selenium WebDriver hỗ trợ lập trình bằng nhiều ngôn ngữ (như Java), giao tiếp trực tiếp với trình duyệt và cho phép xây dựng framework kiểm thử mở rộng theo mô hình hướng đối tượng POM.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Phạm Thị Như Quỳnh đã hoàn thành việc nghiên cứu và ứng dụng bộ công cụ Selenium kết hợp ngôn ngữ Java để thực hiện kiểm thử tự động cho website thương mại điện tử PetStore. Đề tài đã hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết về kiểm thử phần mềm, quy trình kiểm thử tự động và phương pháp tổ chức mã nguồn theo mô hình Page Object Model (POM). Toàn bộ 20 kịch bản kiểm thử chức năng được xây dựng chi tiết, cài đặt và thực thi thành công, mang lại tài liệu thực nghiệm có giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và người làm việc trong lĩnh vực bảo đảm chất lượng phần mềm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về kiểm thử phần mềm - Chương 2: Cơ sở lý thuyết và công cụ kiểm thử tự động cho Website - Chương 3: Thực thi kiểm thử tự động Selenium cho Website Petstore bằng bộ công cụ Selenium. Phần 3: Kết luận 3 PHẦ 2: ỘI DU G GHIÊ CỨU CHƯƠ G 1: TỔ G QUA VỀ KIỂM THỬ PHẦ MỀM 1.1 Khái niệm kiểm thử phần mềm Kiểm thử phần mềm (Software testing) là quá trình kiểm tra chất lượng, chức năng và hiệu suất của sản phNm phần mềm trước khi tung ra thị trường [1]. Để thực hiện kiểm thử phần mềm, người kiểm thử phải tương tác với phần mềm theo cách thủ công hoặc thực thi các kịch bản kiểm thử để tìm ra lỗi, đảm bảo rằng phần mềm hoạt động như mong đợi. Kiểm thử phần mềm cũng được thực hiện để xem liệu logic nghiệp vụ có được đáp ứng hay không hoặc liệu còn thiếu bất kỳ lỗ hổng nào trong các yêu cầu cần được giải quyết ngay lập tức hay không.

Kiểm thử phần mềm là một phần quan trọng trong vòng đời phát triển phần mềm. Nếu không có nó, các lỗi phá ứng dụng có thể tác động tiêu cực đến kết quả kinh doanh có thể không bị phát hiện. Theo thời gian, khi các ứng dụng ngày càng phức tạp hơn, các hoạt động kiểm thử phần mềm cũng phát triển, với nhiều kỹ thuật và phương pháp tiếp cận mới được giới thiệu.2 Các nguyên tắc cơ bản kiểm thử phần mềm Có 7 nguyên tắc cơ bản cần chú ý khi kiểm thử phần mềm [2], các nguyên tắc đó là: - Kiểm thử cho thấy sự hiện diện của lỗi: Mục tiêu của kiểm thử phần mềm là làm cho phần mềm bị lỗi. Kiểm thử phần mềm làm giảm sự hiện diện của lỗi.

Kiểm thử phần mềm nói về sự hiện diện của lỗi và không nói về việc không có lỗi. Kiểm thử phần mềm có thể đảm bảo rằng có lỗi nhưng nó không thể chứng minh rằng phần mềm không có lỗi. Ngay cả thử nghiệm nhiều lần cũng không bao giờ có thể đảm bảo rằng phần mềm 100% không có lỗi. Kiểm thử có thể làm giảm số lượng lỗi nhưng không loại bỏ được tất cả các lỗi.

- Không thể kiểm tra toàn diện: Đó là quá trình kiểm tra chức năng của phần mềm ở tất cả các đầu vào có thể có (hợp lệ hoặc không hợp lệ) và các điều kiện trước được gọi là kiểm tra toàn diện. Kiểm tra toàn diện là không thể có nghĩa là phần mềm không bao giờ có thể kiểm tra ở mọi trường hợp kiểm thử. Nó chỉ có thể kiểm tra một số trường hợp kiểm thử và cho rằng phần mềm đúng và nó sẽ tạo ra kết quả chính xác trong mọi trường hợp kiểm thử. Nếu phần mềm sẽ kiểm tra mọi trường hợp kiểm thử thì sẽ tốn nhiều chi phí, công sức hơn,…điều này là không thực tế.

4 - Kiểm thử sớm: Để tìm ra lỗi trong phần mềm, hoạt động kiểm tra sớm sẽ được bắt đầu. Khiếm khuyết được phát hiện trong giai đoạn đầu của vòng đời phát triển phần mềm sẽ ít tốn kém hơn. Để phần mềm hoạt động tốt hơn, kiểm thử phần mềm sẽ bắt đầu ở giai đoạn đầu, tức là kiểm thử sẽ thực hiện ở giai đoạn phân tích yêu cầu. - Phân cụm lỗi: Trong một dự án, một số lượng nhỏ mô-đun có thể chứa hầu hết các lỗi.

Nguyên tắc Pareto cho kiểm thử phần mềm nêu rõ rằng 80% lỗi phần mềm xuất phát từ 20% mô-đun. - ghịch lý thuốc trừ sâu (Pesticide paradox): Lặp đi lặp lại cùng một trường hợp thử nghiệm sẽ không tìm thấy lỗi mới.