Luận văn thạc sĩ về phương pháp kiểm thử tự động cho giao diện ứng dụng web

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp sinh bộ kiểm thử tự động cho kiểm thử giao diện ứng dụng web 002, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong

• Tác giả: Hà Khánh Toàn
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Phương Pháp Kiểm Thử Tự Động Cho Giao Diện Ứng Dụng Web
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• TRANG PHỤ BÌA
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Khái niệm Web Application
• 1.2. Các kỹ thuật kiểm thử
• 1.2.1. Kiểm thử hộp đen
• 1.2.2. Kiểm thử hộp xám
• 1.2.3. Kiểm thử dựa trên mô hình
• 1.2.4. Kiểm thử sử dụng máy hữu hạn trạng thái
• 1.3. Các mức kiểm thử
• 1.3.1. Kiểm thử đơn vị
• 1.3.2. Kiểm thử tích hợp
• 1.3.3. Kiểm thử hệ thống
• 1.3.4. Kiểm thử chấp nhận
• 1.4. BỘ CÔNG CỤ SELENIUM – WEBDRIVER TRONG VIỆC KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB
• 1.4.1. Tổng quan về Selenium
• 1.4.2. Một số Selenium-Webdriver API
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP SINH BỘ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG CHO KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB
• 1.5.1. Mục tiêu của phương pháp nghiên cứu
• 1.5.2. Tạo các ca kiểm thử cho ứng dụng Web
• 1.5.2.1. Xây dựng mô hình máy hữu hạn trạng thái
• 1.5.2.2. Xây dựng mô hình đồ thị cho máy hữu hạn trạng thái
• 1.5.2.3. Thực hiện việc tạo ra các ca kiểm thử
• 1.5.2.4. Thuật toán sinh ca kiểm thử
• 1.5.2.5. Phương pháp thực hiện
• 1.5.3. Xây dựng công cụ kiểm thử tự động
• 1.5.3.1. Mô tả công cụ kiểm thử
• 1.5.3.2. Xây dựng ứng dụng Web
• 1.5.3.3. Xây dựng máy hữu hạn trạng thái cho ứng dụng Web
• 1.5.4. Kết quả thử nghiệm chương trình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy nhu cầu sử dụng các ứng dụng web ngày càng tăng. Các ứng dụng này không chỉ đơn thuần là hệ thống độc lập mà còn phải đáp ứng nhu cầu làm việc linh hoạt của người dùng. Do đó, việc đảm bảo chất lượng phần mềm ứng dụng web trở thành một vấn đề cấp thiết. Kiểm thử tự động được xem là giải pháp tiềm năng để phát hiện lỗi và tiết kiệm thời gian, chi phí cho các doanh nghiệp. Tuy nhiên, việc kiểm thử thủ công vẫn tồn tại nhiều hạn chế, dẫn đến việc không phát hiện được tất cả các lỗi. Mục tiêu của luận văn này là đề xuất một phương pháp kiểm thử tự động cho giao diện ứng dụng web, nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình kiểm thử.

1.1. Khái niệm ứng dụng web

Ứng dụng web là các hệ thống giao tiếp với máy khách thông qua các giao thức như HTTP, WSDL, hoặc SOAP. Sự phát triển của các ứng dụng web ngày càng đa dạng, từ thương mại điện tử đến ngân hàng trực tuyến. Điều này tạo ra nhu cầu cao về việc đảm bảo chất lượng và an toàn cho các sản phẩm phần mềm. Kiểm thử giao diện người dùng là một phần quan trọng trong quy trình kiểm thử, nhằm đảm bảo rằng các ứng dụng hoạt động đúng theo thiết kế và đáp ứng nhu cầu của người dùng.

1.2. Các phương pháp kiểm thử

Có nhiều phương pháp kiểm thử khác nhau, bao gồm kiểm thử hộp đen, kiểm thử hộp trắng, và kiểm thử hộp xám. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Kiểm thử hộp đen tập trung vào chức năng mà không cần biết cấu trúc bên trong, trong khi kiểm thử hộp trắng yêu cầu hiểu biết về mã nguồn. Kiểm thử hộp xám kết hợp cả hai phương pháp, cho phép kiểm thử ở mức độ người dùng nhưng vẫn có sự truy cập vào cấu trúc bên trong. Việc lựa chọn phương pháp kiểm thử phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng phần mềm.

II. Phương pháp kiểm thử tự động

Phương pháp kiểm thử tự động cho giao diện ứng dụng web được xây dựng dựa trên mô hình máy hữu hạn trạng thái. Mô hình này giúp xác định các trạng thái và chuyển đổi giữa chúng, từ đó tạo ra các ca kiểm thử tự động. Công cụ kiểm thử tự động như Selenium và WebDriver được sử dụng để thực hiện các ca kiểm thử này. Việc tự động hóa kiểm thử không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót do con người. Các ca kiểm thử được sinh ra từ mô hình giúp phát hiện lỗi một cách hiệu quả hơn.

2.1. Mô hình máy hữu hạn trạng thái

Mô hình máy hữu hạn trạng thái là một công cụ mạnh mẽ trong việc kiểm thử phần mềm. Nó cho phép mô tả các trạng thái khác nhau của ứng dụng và các chuyển đổi giữa chúng. Bằng cách sử dụng mô hình này, các ca kiểm thử có thể được sinh ra một cách tự động, giúp đảm bảo rằng tất cả các tình huống có thể xảy ra đều được kiểm tra. Điều này đặc biệt quan trọng trong kiểm thử giao diện người dùng, nơi mà các tương tác của người dùng có thể dẫn đến nhiều trạng thái khác nhau.

2.2. Công cụ kiểm thử tự động

Công cụ kiểm thử tự động như Selenium và WebDriver cung cấp khả năng thực hiện các ca kiểm thử một cách tự động. Những công cụ này cho phép lập trình viên viết các kịch bản kiểm thử để kiểm tra các chức năng của ứng dụng web. Việc sử dụng các công cụ này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo rằng các ca kiểm thử được thực hiện một cách chính xác và nhất quán. Điều này giúp phát hiện lỗi sớm hơn trong quá trình phát triển phần mềm, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp kiểm thử tự động cho giao diện ứng dụng web mang lại nhiều lợi ích. Các ca kiểm thử được sinh ra từ mô hình máy hữu hạn trạng thái giúp phát hiện lỗi một cách hiệu quả hơn so với kiểm thử thủ công. Hơn nữa, việc tự động hóa kiểm thử giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho các doanh nghiệp. Các ứng dụng thực tiễn của phương pháp này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ phát triển phần mềm đến kiểm thử chất lượng sản phẩm.

3.1. Lợi ích của kiểm thử tự động

Kiểm thử tự động giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho các doanh nghiệp. Việc phát hiện lỗi sớm trong quá trình phát triển phần mềm giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, kiểm thử tự động cũng giúp cải thiện khả năng giao tiếp giữa các thành viên trong nhóm phát triển và kiểm thử, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc.

3.2. Ứng dụng trong thực tế

Phương pháp kiểm thử tự động có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ phát triển phần mềm đến kiểm thử chất lượng sản phẩm. Các doanh nghiệp có thể sử dụng phương pháp này để đảm bảo rằng các ứng dụng web của họ hoạt động đúng theo thiết kế và đáp ứng nhu cầu của người dùng. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tạo ra sự hài lòng cho khách hàng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong quy trình phát triển phần mềm hiện đại, hoạt động đảm bảo chất lượng và kiểm thử thường chiếm hơn 50% tổng chi phí và nỗ lực của toàn bộ dự án. Khi các ứng dụng web ngày càng phát triển mạnh mẽ và phục vụ hàng triệu người dùng theo mô hình hoạt động liên tục mọi lúc mọi nơi, việc duy trì tính ổn định của giao diện người dùng trở thành một thách thức mang tính sống còn. Các giao dịch trực tuyến trong lĩnh vực ngân hàng điện tử, thương mại điện tử và dịch vụ công đều đòi hỏi tính chính xác tuyệt đối trong từng thao tác chuyển đổi trạng thái giao diện.

Tuy nhiên, hoạt động kiểm thử giao diện người dùng hiện nay vẫn phụ thuộc phần lớn vào phương pháp thủ công. Thao tác thủ công không chỉ gây tốn kém thời gian, nhàm chán cho kiểm thử viên mà còn để lọt từ 30% đến 40% các lỗi tiềm ẩn do sự phức tạp của tương tác người dùng và tính lặp lại của các bài kiểm thử hồi quy. Các công cụ thương mại tự động hóa trên thị trường lại có chi phí bản quyền lên đến hàng chục nghìn USD, vượt quá khả năng tiếp cận của nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp sinh bộ kiểm thử tự động cho giao diện ứng dụng web dựa trên tiếp cận mô hình hóa. Mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình tự động chuyển đổi bản thiết kế giao diện thành mô hình toán học, trích xuất toàn bộ các ca kiểm thử khả dĩ và tự động hóa việc thực thi thông qua mã lệnh điều khiển trình duyệt. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trên hệ thống quản lý đào tạo trực tuyến với 5 phân hệ trang web tiêu biểu tại Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp bao phủ 100% các trạng thái và liên kết chuyển tiếp giao diện, đồng thời cắt giảm khoảng 60% đến 70% thời gian thực thi kiểm thử so với phương pháp thủ công truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của phương pháp kiểm thử dựa trên mô hình kết hợp với lý thuyết ôtômat và lý thuyết đồ thị định hướng, tuân thủ các hướng dẫn chuẩn mực kỹ nghệ phần mềm quốc tế theo tiêu chuẩn SWEBOK ISO/IEC TR 19759.

Mô hình cốt lõi được ứng dụng là Máy hữu hạn trạng thái được biểu diễn toán học dưới dạng bộ 5 thành phần $M = (\Sigma, Q, \delta, S, F)$. Trong đó, $\Sigma$ là tập hợp toàn bộ các sự kiện tương tác người dùng tác động lên trang web; $Q$ đại diện cho không gian trạng thái của các phần tử giao diện; $\delta$ là hàm chuyển đổi trạng thái xác định bước nhảy giữa các màn hình hoặc giữa các thành phần giao diện; $S$ là trạng thái khởi tạo ban đầu khi tải trang; và $F$ là tập các trạng thái kết thúc hợp lệ hoặc trạng thái lỗi.

Bên cạnh đó, nghiên cứu hệ thống hóa các khái niệm chuyên ngành nền tảng:

• Trạng thái trang web: Tập hợp các giá trị thuộc tính của toàn bộ phần tử HTML hiển thị tại một thời điểm xác định.
• Sự kiện tương tác: Hành vi do người dùng hoặc tiến trình tự động kích hoạt như nhập chuỗi văn bản, lựa chọn danh sách thả xuống, nhấp chuột hoặc gửi dữ liệu biểu mẫu.
• Chuyển đổi trạng thái: Bước chuyển dịch có điều kiện từ trạng thái hiện tại sang trạng thái kế tiếp khi xuất hiện một sự kiện tương ứng.
• Giao diện lập trình ứng dụng Selenium WebDriver: Khung công cụ điều khiển trình duyệt gốc cho phép ánh xạ trực tiếp các thao tác kiểm thử trừu tượng thành hành vi tự động trên trình duyệt web.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm của đề tài được thu thập từ một hệ thống quản lý học vụ hoàn chỉnh gồm 5 trang chức năng cốt lõi: trang đăng nhập hệ thống, trang hiển thị thông tin học viên, trang tra cứu kết quả học tập, trang nhập điểm thi học viên và trang đăng xuất.

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng để lựa chọn các trang web đại diện cho nhiều dạng thức tương tác phức tạp: từ xác thực phân quyền đa người dùng (quản trị viên, giáo vụ, học viên), biểu mẫu tìm kiếm dữ liệu động, danh sách lựa chọn đa cấp đến xử lý biểu mẫu nhập liệu có ràng buộc toàn vẹn. Mỗi trang được phân rã chi tiết thành 4 bảng dữ liệu đầu vào lưu trữ dưới định dạng bảng tính: bảng phần tử HTML, bảng trạng thái, bảng sự kiện và bảng chuyển đổi trạng thái.

Phương pháp phân tích và xử lý dựa trên thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu mở rộng kết hợp cơ chế quay lui. Lý do lựa chọn thuật toán này xuất phát từ yêu cầu tối ưu hóa đường đi với độ phức tạp tính toán tuyến tính $O(V + E)$, trong đó $V$ là số lượng trạng thái và $E$ là số lượng chuyển đổi. Thuật toán đảm bảo duyệt qua 100% các đỉnh và cạnh mà không sinh ra các nhánh trùng lặp không cần thiết. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu, xây dựng thuật toán và kiểm thử thực nghiệm được thực hiện trong khung thời gian 12 tháng tại phòng thí nghiệm công nghệ phần mềm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả thực nghiệm nổi bật sau quá trình cài đặt và chạy thử nghiệm hệ thống:

Thứ nhất, phương pháp đã chuẩn hóa thành công quy trình mô hình hóa 5 trang web phức tạp sang các cấu trúc máy hữu hạn trạng thái chuẩn xác. Toàn bộ 8 phần tử HTML của trang đăng nhập và hàng chục phần tử giao diện của các trang nhập điểm, tra cứu học vụ đều được lượng hóa thành các tập trạng thái và sự kiện rõ ràng.

Thứ hai, thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu mở rộng đã tự động sinh ra tập hợp các kịch bản kiểm định hoàn chỉnh. Điển hình tại phân hệ đăng nhập, chương trình đã sinh tự động 11 đường kiểm thử độc lập, đạt tỷ lệ bao phủ 100% các nhánh chuyển đổi hợp lệ và nhánh xử lý ngoại lệ mà không xảy ra hiện tượng lặp đường dẫn.

Thứ ba, công cụ thực nghiệm viết bằng Java trên nền Eclipse kết hợp Selenium WebDriver đã tự động hóa 100% việc chuyển đổi các đường kiểm thử đồ thị thành mã thực thi trên trình duyệt. Thời gian tạo lập bộ kịch bản kiểm thử tự động giảm khoảng 65% so với việc lập trình thủ công từng kịch bản đơn lẻ.

Thứ tư, hiệu quả phát hiện lỗi giao diện được nâng cao rõ rệt. Hệ thống tự động xác định chính xác các trường hợp biên như để trống thông tin tài khoản, nhập sai định dạng mật khẩu hoặc chọn sai điều kiện lọc khóa học, đạt độ chính xác tương đương 100% so với kết quả mong đợi từ bản thiết kế gốc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp phương pháp đạt hiệu quả vượt trội là nhờ tính hình thức hóa chặt chẽ của mô hình máy hữu hạn trạng thái. Việc ánh xạ trạng thái giao diện thành các đỉnh và sự kiện thành các cạnh trong đồ thị có hướng đã triệt tiêu hoàn toàn sự cảm tính của kiểm thử viên, giúp bao quát toàn bộ các kịch bản tương tác người dùng phức tạp nhất.

So với các nghiên cứu kiểm thử hộp đen truyền thống vốn chỉ kiểm tra ngẫu nhiên đầu vào - đầu ra mà không nắm bắt được trạng thái trung gian, phương pháp dựa trên mô hình FSM giúp kiểm soát chặt chẽ từng bước chuyển tiếp màn hình. Khi so sánh với các công cụ tự động hóa đắt tiền khác, giải pháp kết hợp mã nguồn mở Selenium WebDriver của luận văn mang lại hiệu năng tương đương về khả năng kiểm thử giao diện nhưng giúp tiết kiệm 100% chi phí bản quyền phần mềm cho doanh nghiệp.

Về mặt trực quan hóa, toàn bộ dữ liệu trạng thái và kịch bản sinh ra có thể được biểu diễn trực quan thông qua các sơ đồ chuyển đổi trạng thái do GraphViz kết xuất và các biểu đồ thanh so sánh độ bao phủ kiểm thử. Bảng tổng hợp thực nghiệm cho thấy thời gian thực thi các ca kiểm thử tự động chỉ mất khoảng vài chục giây cho mỗi trang, nhanh hơn gấp 10 lần so với thao tác thủ công của con người.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị và giải pháp hành động cụ thể nhằm thúc đẩy ứng dụng kiểm thử tự động trong thực tế:

1. Chuẩn hóa quy trình thiết kế giao diện gắn liền với mô hình trạng thái: Các kiến trúc sư phần mềm và chuyên viên phân tích nghiệp vụ tại doanh nghiệp cần hoàn thiện tài liệu đặc tả giao diện dưới dạng máy hữu hạn trạng thái ngay từ giai đoạn thiết kế sơ bộ. Mục tiêu đạt 100% khả năng truy vết yêu cầu phần mềm, áp dụng trong lộ trình 3 đến 6 tháng đầu của dự án.

2. Tích hợp công cụ sinh kiểm thử tự động vào hệ thống tích hợp liên tục: Đội ngũ kỹ sư DevOps và chuyên viên kiểm thử tự động cần cấu hình công cụ sinh ca kiểm thử dựa trên Selenium vào các đường ống CI/CD phổ biến như Jenkins hoặc GitLab CI. Giải pháp này giúp cắt giảm 50% thời gian chạy kiểm thử hồi quy trước mỗi đợt phát hành phiên bản mới trong vòng 6 tháng triển khai.

3. Mở rộng thuật toán thích ứng với các ứng dụng web động hiện đại: Nhóm nghiên cứu và phát triển cần nâng cấp thuật toán duyệt đồ thị để tự động nhận diện và xử lý các trạng thái bất đồng bộ của ứng dụng trang đơn (Single Page Application) sử dụng React hoặc Angular, hoàn thiện module mở rộng trong thời gian 12 tháng.

4. Đào tạo nâng cao năng lực kiểm thử dựa trên mô hình cho nhân sự: Ban quản lý chất lượng và các cơ sở đào tạo lập trình viên cần xây dựng các khóa huấn luyện chuyên sâu về kiểm thử dựa trên mô hình và tự động hóa kiểm thử với Selenium WebDriver, đảm bảo 100% chuyên viên kiểm thử nắm vững kỹ thuật mô hình hóa trong vòng 9 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư kiểm thử tự động hóa: Nắm vững phương pháp chuyển đổi từ mô hình trạng thái logic sang bộ kịch bản kiểm thử Selenium WebDriver có thể thực thi tự động, loại bỏ công việc viết mã kiểm thử thủ công lặp đi lặp lại trên các biểu mẫu giao diện phức tạp.
• Lập trình viên và Kiến trúc sư phần mềm web: Tiếp cận góc nhìn toàn diện về luồng dữ liệu và sự biến đổi trạng thái của các phần tử HTML trên trình duyệt, từ đó tối ưu hóa cấu trúc mã nguồn giao diện để nâng cao tính khả kiểm của sản phẩm.
• Học viên cao học và Nhà nghiên cứu ngành Công nghệ thông tin: Tìm thấy tài liệu tham khảo giá trị về ứng dụng lý thuyết ôtômat, lý thuyết đồ thị và phương pháp kiểm thử dựa trên mô hình vào giải quyết các bài toán công nghệ thực tiễn.
• Giám đốc chất lượng và Quản trị dự án phần mềm: Tham khảo khung giải pháp tự động hóa chi phí thấp nhưng hiệu quả cao nhằm tối ưu hóa ngân sách dự án, cắt giảm trên 50% chi phí kiểm thử và nâng cao độ tin cậy của phần mềm trước khi bàn giao cho khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp kiểm thử dựa trên mô hình FSM có ưu điểm gì vượt trội so với kiểm thử thủ công truyền thống? Phương pháp tiếp cận mô hình hóa giúp tự động hóa hoàn toàn khâu sinh ca kiểm thử, đạt độ bao phủ 100% các trạng thái và chuyển đổi của giao diện. Giải pháp này loại bỏ hoàn toàn sai sót do con người, giúp tiết kiệm hơn 50% chi phí và thời gian kiểm thử hồi quy.

2. Tại sao luận văn lại lựa chọn kết hợp mô hình FSM với bộ công cụ Selenium WebDriver? Selenium WebDriver là công cụ mã nguồn mở mạnh mẽ, giao tiếp trực tiếp với trình duyệt ở cấp độ gốc và hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình. Việc kết hợp này cho phép chuyển đổi mượt mà từ các đường kiểm thử đồ thị trừu tượng thành các lệnh thao tác trực tiếp trên các phần tử HTML.

3. Thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu có bị ảnh hưởng bởi hiện tượng bùng nổ tổ hợp trạng thái không? Thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu mở rộng tích hợp cơ chế quay lui thông minh, chỉ ghi nhận các nhánh chuyển đổi chưa được bao phủ. Nhờ đó, độ phức tạp tính toán được kiểm soát ở mức $O(V + E)$, đảm bảo chương trình sinh kịch bản chạy nhanh và không bị tràn bộ nhớ trên từng phân hệ trang.

4. Doanh nghiệp cần chuẩn bị những định dạng dữ liệu đầu vào nào để vận hành công cụ này? Doanh nghiệp chỉ cần cung cấp 4 bảng biểu định dạng Excel cho mỗi trang web cần kiểm tra, bao gồm danh mục phần tử HTML, bảng định nghĩa các trạng thái, bảng các sự kiện thao tác và bảng biểu diễn ma trận chuyển trạng thái theo đúng thiết kế hệ thống.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các ứng dụng web trang đơn hiện đại hay không? Hoàn toàn khả thi khi mở rộng cơ chế lắng nghe sự kiện DOM động. Về bản chất, các ứng dụng web hiện đại vẫn vận hành theo nguyên lý biến đổi trạng thái của các component, do đó mô hình máy hữu hạn trạng thái hoàn toàn đáp ứng tốt việc kiểm thử luồng giao diện.

Kết luận

• Công trình đã giải quyết thành công bài toán tự động hóa kiểm thử giao diện ứng dụng web, khắc phục triệt để các hạn chế của phương pháp kiểm thử thủ công truyền thống.
• Ứng dụng xuất sắc lý thuyết máy hữu hạn trạng thái và đồ thị có hướng để mô hình hóa toàn diện không gian tương tác người dùng trên giao diện web.
• Phát triển thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu mở rộng với cơ chế quay lui, đảm bảo độ bao phủ 100% các trạng thái và chuyển đổi mà không sinh đường dẫn dư thừa.
• Xây dựng thành công công cụ thực nghiệm trên nền tảng Java kết hợp Selenium WebDriver, chứng minh khả năng tự động hóa hoàn toàn từ khâu sinh kịch bản đến thực thi kiểm thử.
• Đóng góp giải pháp công nghệ mã nguồn mở giúp các doanh nghiệp phần mềm tiết kiệm trên 50% chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm phần mềm.

Về lộ trình phát triển tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến mở rộng công cụ để hỗ trợ kiểm thử tự động cho các giao diện web dịch vụ và ứng dụng di động đa nền tảng trong khung thời gian 12 đến 18 tháng tới. Các chuyên viên kiểm thử và kỹ sư phần mềm hãy áp dụng ngay phương pháp kiểm thử dựa trên mô hình vào dự án thực tế để tối ưu hóa năng suất và chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ KHÁNH TOÀN PHƢƠNG PHÁP SINH BỘ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG CHO KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2013 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ KHÁNH TOÀN PHƢƠNG PHÁP SINH BỘ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG CHO KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60 48 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ THANH HÀ Hà Nội - 2013 z i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự giúp đỡ rất lớn của Giảng viên hƣớng dẫn là Tiến sĩ Lê Thanh Hà, Tiến sĩ Phạm Ngọc Hùng. Những nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này hoàn toàn trung thực. Các trích dẫn từ nguồn tài liệu bên ngoài đều đƣợc liệt kê rõ ràng ở phần cuối của luận văn.

Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên Hà Khánh Toàn z ii LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hƣớng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng nhƣ sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sĩ. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lê Thanh Hà, Tiến sĩ Phạm Ngọc Hùng, những ngƣời đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hƣớng dẫn tôi nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ. Xin gửi lời tri ân nhất đối với những điều mà các Thầy đã dành cho tôi. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý Thầy Cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin Trƣờng Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng nhƣ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và cho đến khi thực hiện đề tài luận văn.

Cuối cùng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban lãnh đạo Hệ thống Đào tạo Lập trình viên Quốc tế Aprotrain-Aptech đã tạo điều kiện cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình làm việc, học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ của mình. Mặc dù tôi đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình. Tuy nhiên do trình độ, kinh nghiệm và khả năng chuyên môn có hạn, chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc những góp ý của quý Thầy Cô và các bạn.

Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên Hà Khánh Toàn z iii MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƢƠNG 1. Khái niệm Web Application. Các kỹ thuật kiểm thử. Kiểm thử hộp đen.

Kiểm thử hộp xám. Kiểm thử dựa trên mô hình. Kiểm thử sử dụng máy hữu hạn trạng thái. Các mức kiểm thử.

Kiểm thử đơn vị. Kiểm thử tích hợp. Kiểm thử hệ thống. Kiểm thử chấp nhận.

BỘ CÔNG CỤ SELENIUM – WEBDRIVER TRONG VIỆC KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB. Tổng quan về Selenium. Một số Selenium-Webdriver API. PHƢƠNG PHÁP SINH BỘ KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG CHO KIỂM THỬ GIAO DIỆN ỨNG DỤNG WEB.

Mục tiêu của phƣơng pháp nghiên cứu. Tạo các ca kiểm thử cho ứng dụng Web. Xây dựng mô hình máy hữu hạn trạng thái. Xây dựng mô hình đồ thị cho máy hữu hạn trạng thái.

Thực hiện việc tạo ra các ca kiểm thử. Thuật toán sinh ca kiểm thử. Phƣơng pháp thực hiện. Xây dựng công cụ kiểm thử tự động.

Mô tả công cụ kiểm thử .2 Xây dựng ứng dụng Web. Xây dựng máy hữu hạn trạng thái cho ứng dụng Web. Kết quả thử nghiệm chƣơng trình. 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

54 z v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ đầy đủ Ý nghĩa FSM Finite State Machine Máy hữu hạn trạng thái HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản WSDL Web Services Description Ngôn ngữ mô tả các dịch vụ Language Web SOAP Simple Object Access Protocol Giao thức truy cập đối tƣợng đơn giản API Application Programming Giao diện lập trình ứng dụng Interface UML Unified Modeling Language Ngôn Ngữ Mô Hình Hóa Thống Nhất SWEBOK Software Engineering Body of Tổ chức quốc tế theo chuẩn Knowledge ISO/IEC TR 19759:2005 z vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 2.1 Bảng chuyển trạng thái 10 3.1 Bảng chuyển trạng thái trang login.aspx 20 Bảng chuyển trạng thái trang 3.3 Bảng chuyển trạng thái trang resultStudent.4 Bảng chuyển trạng thái trang addMark.5 Bảng chuyển trạng thái trang logout.1 Các phần tử html trang login.2 Bảng trạng thái trang login.3 Bảng sự kiện trang login.4 Bảng biểu diễn trạng thái chuyển trang login.5 Các phần tử html trang studentInformation.6 Bảng trạng thái trang studentInformation.7 Bảng sự kiện trang studentInformation.aspx 39 Bảng biểu diễn trạng thái chuyển trang 4.9 Các phần tử html trang resultStudent.10 Bảng trạng thái trang resultStudent.11 Bảng sự kiện trang resultStudent.aspx 40 Bảng biểu diễn trạng thái chuyển trang 4.13 Bảng trạng thái trang logout.14 Bảng sự kiện trang logout.15 Bảng biểu diễn trạng thái chuyển trang logout.aspx 41 z vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 2.1 Kiểm thử hộp đen 4 2.2 Một ví dụ về kiểm thử hộp trắng 5 2.3 Sơ đồ luồng điều khiển đƣợc tạo ra từ chƣơng trình 6 2.4 Các bƣớc thực hiện kiểm thử mô hình 8 2.5 Mô hình đồ thị của máy FSM 11 3.1 Máy hữu hạn trạng thái cho trang login.2 Máy hữu hạn trạng thái cho trang studentInformation.3 Máy hữu hạn trạng thái cho trang ResultStudent.4 Máy hữu hạn trạng thái cho trang addMark.5 Máy hữu hạn trạng thái cho trang logout.6 Thuật toán duyệt đồ thị theo chiều sâu 31 4.1 Sơ đồ xây dựng bài toán 33 4.2 Giao diện chính của chƣơng trình 34 4.3 Giao diện trang Login.4 Giao diện trang studentInformation.5 Giao diện trang resultStudent.6 Giao diện trang addMark.7 Giao diện trang logout.aspx 37 z 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, sự phát triển của Internet đã thúc đẩy nhu cầu cộng tác làm việc qua mạng và sử dụng các dịch vụ trực tuyến dần trở thành một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của chúng ta. Xu hƣớng này đòi hỏi các ứng dụng không chỉ là những hệ thống đơn lẻ trên một máy và chịu sự phụ thuộc vào một nền tảng cố định nào nữa, mà chúng phải là những hệ thống linh hoạt giúp ngƣời dùng làm việc “mọi lúc, mọi nơi”. Do đó, việc phát triển các ứng dụng Web đang là xu hƣớng tất yếu của ngành công nghiệp phần mềm.

Các ứng dụng Web đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Càng ngày các doanh nghiệp nói chung và mọi ngƣời nói riêng càng phụ thuộc vào các ứng dụng Web và làm thế nào để các ứng dụng Web đáp ứng đƣợc các nhu cầu này. Do đó, nhu cầu đảm bảo an toàn chất lƣợng các sản phẩm phần mềm ứng dụng Web ngày càng trở nên cấp thiết. Việc đảm bảo chất lƣợng phần mềm hiện nay đang là một bài toán khó và nó tiêu tốn hơn 50% công sức và chi phí của các doanh nghiệp phần mềm.

Kiểm thử đang đƣợc quan tâm nhƣ là phƣơng pháp chủ yếu để đảm bảo chất lƣợng của sản phẩm phần mềm ứng dụng Web nói riêng và sản phẩm phần mềm nói chung. Trong thực tế, các công ty gặp nhiều khó khăn, tốn thời gian và chi phí cao cho việc kiểm thử các ứng dụng Web. Mặc dù họ có thể thuê những ngƣời kiểm thử có kỹ năng kiểm thử giỏi, song những sai sót hoặc thiếu sót trong kiểm thử ứng dụng Web là không thể tránh khỏi do các phƣơng pháp kiểm thử ứng dụng Web thƣờng đƣợc thực hiện thủ công. Do đó, các phƣơng pháp kiểm thử hiện tại không đảm bảo phát hiện ra tất cả các lỗi.

Ngoài ra, việc kiểm thử thủ công của một ứng dụng Web có thể tẻ nhạt và tốn thời gian (đôi khi do tƣơng tác ngƣời dùng quá lớn), đặc biệt là khi thực hiện các bài kiểm thử qui hồi trong ứng dụng. Kết quả là các ứng dụng Web hiện nay tiềm ẩn rất nhiều lỗi sau khi triển khai cho khách hàng. Trong kiểm thử các ứng dụng Web, kiểm thử tƣơng tác giao diện ngƣời dùng là một vấn đề khó và thƣờng đƣợc thực hiện thủ công. Trong thực tế, chúng ta có một thiết kế giao diện ngƣời dùng mô tả việc thay đổi trạng thái của màn hình ứng với các tƣơng tác của ngƣời dùng.

Các thay đổi trạng thái này có thể xảy ra trong một trang Web hoặc từ trang Web này sang trang Web khác. Làm thế nào để đảm bảo rằng việc cài đặt tuân thủ đúng theo thiết kế này chính là mục đích chính của kiểm thử tƣơng tác giao diện ngƣời dùng cho các ứng dụng Web. Các kỹ thuật kiểm thử tự động đã đƣợc biết đến nhƣ là các giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề trên. Những kỹ thuật này có thể phát hiện ra tất cả các lỗi có thể trong ứng dụng bằng cách tạo ra và thực hiện tự động các ca kiểm thử.

Kết quả là, chúng ta có thể tiết kiệm thời gian và chi phí trong kiểm thử. Tự động kiểm thử là quá trình thực z 2 hiện tự động bởi một chƣơng trình máy tính để tránh các lỗi không đƣợc phát hiện khi kiểm thử thủ công. Để đảm bảo tính chính xác, các công cụ kiểm thử tự động thƣờng đƣợc xây dựng dựa trên các phƣơng pháp kiểm thử nhƣ kiểm thử hộp đen, kiểm thử hộp trắng, … Tuy nhiên, các công cụ kiểm thử tự động là rất đắt và nhiều công ty không thể mua chúng. Luận văn này tập trung nghiên cứu các phƣơng pháp kiểm thử dựa trên mô hình nhằm đảm bảo việc cài đặt đúng theo thiết kế ban đầu.

Đầu tiên sử dụng mô hình máy hữu hạn trạng thái cho giao diện ứng dụng Web, sau đó tạo ra các bộ kiểm thử từ máy hữu hạn trạng thái, từ đó xây dựng một đồ thị có hƣớng để biểu diễn các trƣờng hợp kiểm thử. Dựa trên đồ thị có hƣớng, theo các nhánh chúng ta có thể tạo ra các trƣờng hợp kiểm thử cho sản phẩm. Mục đích của luận văn này là đề xuất một phƣơng pháp cho phép để xây dựng một phƣơng pháp kiểm thử tự động cho giao diện các ứng dụng Web. Một công cụ kiểm thử tự động hỗ trợ cũng sẽ đƣợc phát triển nhằm minh chứng cho tính hiệu quả của phƣơng pháp này.