UML到dotLRN：电子学习平台自动化测试方法

理论计算机科学电子笔记116（2005）133-144www.elsevier.com/locate/entcs从UML模型到dotLRN电子学习平台的自动AnaCavalli1St'ephaneMaag2SofiaPapagiannaki3Georgios Verigakis4GET/InstitutNationaldesT'el'ecancellationcations9rue Charles FourierF-91011 Evry Cedex，法国摘要本文提出了一种方法来测试一个电子学习，基于Web的系统。 系统规格使用UML建模语言，特别是UML的序列图、活动图和类图提供。这些规范以XMI格式导出，并进行解析以生成测试用例。本文考虑的系统是dotLRN，一个开源的企业级Web应用程序和门户框架套件，用于支持课程管理，在线社区和协作。关键词：UML，dotLRN，XMI，组件测试，验证1介绍在过去的几年里，越来越多的组织和公司通过使他们通过他们的网站提供服务来利用他们提供的服务在这方面，教育组织可以采用电子学习应用程序来管理和支持远程课程。这种课程与传统课程相比的优点之一是能够克服地理障碍，因此能够面向更多的受众。此外，委员会认为，1电子邮件：Ana. int-evry.fr2电邮地址：Stephane. int-evry.fr3电子邮件：Sofia. int-evry.fr4电子邮件：Georgios. int-evry.fr1571-0661 © 2004 Elsevier B. V.根据CC BY-NC-ND许可证开放访问。doi：10.1016/j.entcs.2004.02.072134A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133使这样一个系统的成本最小是非常重要的。组织只需要部署一个强大的Web服务器，目标是用户可以使用连接到互联网的最小计算设备访问这些服务。由于软件系统变得越来越复杂和复杂，软件测试非常重要，不仅要发现错误，而且要确保系统符合规范并真正做了应该做的事情。大系统被分解成由不同团队开发的较小子系统的事实给测试带来了新的挑战，因为它必须验证这些子系统是否平滑地集成在一起此外，测试电子学习系统是必不可少的，因为它的性质，这样的应用程序暴露在许多威胁：Web服务器必须响应来自网络中每个节点的请求。因此，测试应该保证用户不能获得他不应该拥有的系统权限。例如，如果一个学生得到允许改变他的成绩，这将是不可取的。除此之外，现代Web应用程序正变得越来越复杂和关键任务。由于Web客户端（浏览器）缺乏标准化，这种情况变得更测试必须保证系统的可用性。例如，用户无法完成 一个进程，因为网页的内容没有正确显示，或者由于网络连接缓慢，他可能无法登录，因为不现实的超时值。我们的方法考虑到这些功能方面是如何实现的，检查它们是否符合规范。本文件是正在开发的工作的一部分，E-LANE项目，一个欧洲和拉丁美洲的合作项目，旨在创建一个先进的电子学习综合系统，GET/INT是其中的合作伙伴5。我们提出了一个测试方法dotLRN，这是由一套Web应用程序和一个门户框架的e-learning系统，并作为基础平台的E-LANE的开发我们的方法主要是由[1，2]，它描述了如何在分析阶段开发的UML图进行分析，以自动化的方式，以产生测试用例。事实上，[2]关注于以增量方式进行的集成测试，[1]描述了如何使用类不变式和UML图中的详细形式描述。这两种方法都用于导出测试需求和测试套件。在本文中，目的和挑战是，而不是一个面向对象的软件，我们必须使用UML建模，然后验证一个Web应用程序工具。在这两篇论文中提出的方法与大型复杂的现实世界系统有关，不适用于基于Web的应用程序。的确，在这里http://www.e-lane.orgA. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133135我们不仅需要检查图形用户界面，还需要检查生成页面的内容。我们的贡献是为这些困难提供答案。有一个用于Web应用程序的UML扩展，但它更侧重于设计视图。因此，为了生成传达我们需要为测试提供的信息的图表，我们从[5]和[4]中得到了启发。本文的另一个贡献是提出了用于组件和一致性测试的技术和工具。这篇文章的结构如下。第2节描述了dotLRN平台，第3节介绍了如何为测试建模dotLRN，第4节描述了自动生成模型测试的工具，最后第5节总结了本文。2dotLRN电子学习平台dotLRN6是一个基于Web的电子学习平台和门户框架，旨在支持课程管理，在线社区和协作。它是开源的，构建在OpenACS7之上，OpenACS7是一个用于构建可扩展的、面向社区的Web应用程序的工具包。在dotLRN中，有三种主要的门户类型：用户门户、类门户和社区门户。 用户门户是每个用户拥有的私有空间，类和社区门户包含与特定类相关的所有页面或社区。 这三种门户类型中的每一种都分为四个部分：主空间、日历、文件和控制面板。dotLRN中的页面由Portlet组成。Portlet是一些具有特定功能的小型门户，如论坛、新闻或日历。每当新用户注册时，都会自动创建用户门户在dotLRN中，但是类和社区门户是由站点管理员根据用户的需要创建的。当创建新的类或社区门户时，站点范围的管理员会分配一个或多个用户作为此门户的管理员。例如，对于计算机科学类门户，管理员可以是教授和他的助教，而对于摄影组社区门户，管理员将是一个或多个学生。 门户管理员的职责是添加内容、自定义布局和决定门户的策略当类或社区具有开放策略时，任何用户都可以加入，而当策略关闭时，只有管理员可以添加用户。还有第三种策略，即等待策略，任何用户都可以请求加入，然后管理员将决定接受或拒绝该用户。6http://www.dotlrn.org7http://openacs.org136A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）1333用于测试的UML模型为了得到我们的测试用例，我们需要以形式化的方式掌握和描述系统因此，我们选择使用已成为标准的UML对系统进行在开始时，我们发现正在考虑的系统的用例，并将它们记录在需求文档中，该文档包含系统的范围，主要参与者，用例图和每个用例的文本描述[3]。这一步的输出并不直接用作我们测试套件的输入，但是它对于设计实际构成我们输入数据的UML图是很重要的。我们在方法中使用的UML图是：• 每个参与者的活动图：显示用例之间的依赖关系• 每个用例的序列图：描述用例的主要和备选场景。• 类图：介绍系统的主要类。• 导航图：一个类图，提供有关网页动态内容的信息。下一步是以XMI格式导出这些图。这个活动得到了所有现代CASE工具的支持，比如ArgoUML和RationalRose。然后，我们解析XMI，生成一个连接到Web服务器的程序，并根据序列图中给定的场景发出请求最后，检查响应的网页，以验证它是否符合规范。图1简要介绍了我们研究的不同步骤。3.1建模用例相似性系统的用例不是独立的。除了它们之间的包含和扩展关系之外，还有顺序依赖关系。为了执行一个用例，另一个用例应该在之前发生。例如，在dotLRN中，用户必须先登录才能执行其他操作. 由于测试程序的自动化也是令人关注的问题，我们必须以某种方式描述这些依赖关系。我们通过引入一个活动图来实现这一点，其中顶点表示用例和边是用例之间的顺序依赖关系这样的图中的边表示尾部的用例必须在头部的用例之前执行。fork和join用于当一些用例应该独立执行以使另一个用例发生时。例如，在dotLRN中，A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133137图1. 我们的方法此外，在此图中，我们还包括用例的参数。原因是有时候更容易实现用例参数之间的依赖关系。例如，在上面的例子中，为了添加一个新类 ， 管 理 员 应 该 提 供 关 于 术 语 （ Term.name ） 和 类 的 主 题（Subject.name）的信息。 作为因此，在“添加类”用例与“添加术语”和“添加主题”用例之间存在依赖性最后，在图中，根据关联的对象将用例组织成组。这些对象是类图中类的实例。图2显示了管理员的相应活动图。根据后者，“添加部门”应在“添加主题”之前。此外，最后，138A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133图2.“将用户分配给类”用例的活动图依赖项用户在测试阶段，在模拟序列图中的场景之前，应该扫描这些活动图，以获得用例将被测试的序列。3.2序列图在UML中，顺序图通过时间上的消息交换来实现对象之间的交互.类似地，在活动图中，对象是类图中描述的类的实例。通常，序列图只描述一个场景。我们按照[2]中的描述列举了消息，因此我们可以在同一个图中说明一些替代方案。根据此约定，大写字母表示备选项（错误消息）。 通过采用这种策略，我们可以轻松地导出与同一用例相关的不同消息序列[1]。图3显示了“Login”用例的相应序列图。我们的序列图也是参数化的，因为输入参数可以影响执行并构成单独的选择[1]。这样的参数可以是用户的电子邮件。这封电子邮件是属于一个注册用户（存在于数据库中）还是属于一个新用户（不存在于数据库中）决定了以后会发生什么在前一种情况下，将显示dotLRN页面，否则将在Log In页面中显示警告A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133139图3. “登录”用例的序列图在测试过程中，如果有这样的分支和参数，那么产生的程序必须分叉以测试所有不同的可能性。表1总结了我们在序列图中使用的操作，这些操作被组织为用户的HTTP请求和服务器返回给用户的可能的HTTP响应，因为我们测试的成功或失败取决于这些请求和相应的响应。 由于被测系统是一个Web应用程序，用户有三种可能性：导航到一个URL或通过另一个URL请求一个网页（单击指向所需页面的链接）或通过填写HTML表单提交信息。系统通过返回请求的页面（显示）或给出错误消息来直接回答。3.3导航地图在[5]中介绍的Web应用程序的导航地图是有用的，因为它提供了有关每个网页的动态内容的信息，这些网页是系统的一部分，以及不同网页之间的链接。这些信息在HTML页面的解析过程中是必不可少的（第4.3节）。导航图是一个类图，其中每个网页都是一个类，两个页面之间的链接是两个相应类之间的关联。这种对UML的Web应用扩展引入了许多原型、标记值和约束。表2总结了我们在web实体和140A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133HTTP请求HTTP可能的响应public void run（url）：用户对URL显示（page：WebPage）：Web服务器返回请求的网页link（target：String）：用户点击HTTP链接display（）ege：网页：Web服务器返回目标网页submit（page：WebPage，form：Form，data：List）：用户提交HTTP表单显示（page：WebPage）：在合法输入的情况下，Web服务器将返回一个新的网页错误（msg：String）：如果输入错误，Web服务器将显示前一页警告消息表1顺序图Web实体UML元模型标签值网页<<网页>>类TitleTag：页面的标题RelativeURL：页面的相对URLBodyTag：body tag页面脚本<<网页>>类操作页面变量<<网页>> class attributes链路<<友情链接>>协会形式<

> class方法：GET或POST表单类型<> class属性通过表单输入定型>>门户页面<> classTitleTag：页面的标题RelativeURL：页面的相对URLBodyTag：body tag入口元件<>class属于：门户页面>>它属于表2将Web应用程序映射到UML类图。 在<<>>中介绍了定型观念。类图中的元模型。4自动生成测试为了自动化测试生成，我们的目标是首先解析从前面的步骤中获得的UML图。因此，根据这些图表，我们A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133141向dotLRN服务器生成必要的请求，然后检查服务器的回复是否与以前的模型所期望的一样。由于dotLRN是一个Web应用程序，因此请求是HTTP请求，模拟用户通过Web浏览器导航站点。可能的操作是填写并提交表单，单击链接或导航到给定的URL。类似地，服务器的回复是HTTP响应，可以包含HTML页面、重定向到另一个URL或错误消息。假设第一种情况，必须解析响应的HTML页面，以查看其内容是否是预期的内容。基于这些需求，我们必须选择构建测试套件所需的组件。4.1编程语言既然我们在处理UML，那么选择一种面向对象的语言会更有效我们还希望这种语言能够为网络通信提供简单的字符串处理和高层次的抽象我们发现最合适的编程语言是Python[6]. Python是一种现代的面向对象语言，它结合了非凡的功能和非常清晰的语法。它的内置模块提供了许多功能，便于字符串处理和联网。4.2解析和执行UML要解析UML图，我们可以使用UML工具的API，或者以允许使用XML解析器解析它们的XMI格式导出图表。XMI是由对象管理组织（OMG）创建的一个标准，用于用XML表示UML图。导出到XMI是我们首选的解决方案，因为它不会将我们束缚在特定的工具上。尽管我们可以使用任何XML解析器来解析XMI，但由于标准的高度复杂性，我们决定使用专门的XMI解析器。我们使用的是系统建模工具8中包含的解析器。它是免费的，开源的，也是用Python编写的，使其更容易与我们的代码集成。作为开源，它还使我们能够修复一些与Poseidon工具生成的XMI一起使用时出现的不兼容问题。8http://www.abo.fi/~iporres/html/smw.html142A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）1334.3解析HTML页面由于HTML混合了表示和内容数据，dotLRN的HTML输出不允许我们在不首先查看实现细节的情况下提取我们想要的信息。为了避免这种情况，我们需要更改dotLRN的页面模板，以便以更正式的方式提供数据。我们通过向想要查询的标签添加id属性来实现这一点。例如，在用户页面中包含用户名的td标记这样我们就可以独立于页面布局的实现来查询任何页面4.4示例实现在本节中，我们给出一个可能的解决方案的框架。在下面的代码中，我们省略了一些代码（主要是一些函数），以减少大小并增加清晰度。1234567891011121314151617181920212223242526272829303132从urllib导入urlopen从smw.io导入XMIStreamerfrom smw.metamodel import UML14TestSuite类：已删除页面=无def validateLink（self，link）：操作= self.getOperation（link）ifoperation.name ==“navigate”：url = self.getOperationParameters（operation）fd = urlopen（serverbase +url）self. lognedPage = fd.read（）close（）elifoperation.name ==“显示”：params = self.getOperationParameters（operation）pageTemplate = generatePageTemplate（params）parser = dotHTMLParser（pageTemplate）parser.feed（pagenedPage）def execute（self，source）：xmi = XMIStreamer（UML14）fd = open（source，“r”）model = xmi.loadFromStream（fd）fd.close（）sequenceDiagram = self.getSequenceDiagram（model）用于self.getLinks（sequenceDiagram）中的链接：self.validateLink（link）A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133143函数execute（第24行）是类的主函数，它从变量source中定义的文件读取XMI代码，变量source作为参数给出。然后，它隔离序列图（对于本例，我们假设只有一个），然后逐个验证其所有消息（链接）。所有getX函数（如getSequenceDiagram和getLinks）编写起来都很简单，它们包括浏览SMW生成的结构以获取特定数据。它们被假定在类内部定义每个链接的验证取决于操作。如果操作是navigate（第11-15行），那么我们必须从参数中提取目的地URL，然后获取请求的页面。我们假设destination是一个相对URL，所以我们使用serverbase变量（第13行）使其成为绝对URL。然后，该页保存在下面的命令所使用的lognedPage变量中。在显示操作的情况下（第17-22行），我们根据操作参数创建页面的模板，然后使用我们的HTML解析器将已删除的页面与模板进行比较。解析器的框架如下所示。123456789101112dotHTMLParser类继承HTMLParser类并覆盖handle starttag函数以搜索具有id属性的元素每个这样的元素都将根据初始化过程中给出的pageTemplate进行验证（验证的细节没有显示）。与两个示例操作类似，我们可以编写代码来处理其余受支持的操作。5结论在本文中，我们提出了一种新的方法来测试的电子学习，基于Web的系统，dotLRN平台的功能。这个平台的优势是作为一个开源工具包，用于构建可扩展的社区，从HTMLParser导入HTMLParserclass dotHTMLParser（HTMLParser）：pageTemplate = Nonedefinit（self，pageTemplate）：self.pageTemplate = pageTemplatedef handle_starttag（self，tag，attrs）：用于attrs中的attr：如果attr中有“id”：validateElement（tag，attr）144A. Cavalli等人理论计算机科学电子笔记116（2005）133面向Web应用程序。我们提出的方法和软件工具已被应用到dotLRN平台，但它们是通用的，可以应用到其他电子学习和基于Web的系统。测试方法基于目标测试，这些目标是根据专家和设计师的建议选择的。这些测试基于用户案例，涵盖系统行为的所有相关方面。 甚至 如果我们不能保证全部的错误覆盖率，那么可以为选定的测试保证。所介绍的软件工具执行UML规范的解析、测试的生成和转换为XMI形式，以及它们在dotLRN平台上的执行。 第一步，我们从测试开始通信接口和用户需求。接下来的步骤将是验证机制和应用程序内容的测试（例如，检查所需网页的内容）。我们还将研究如何在我们的模型中集成测试执行所需的测试数据实验结果是非常有希望的。测试过程的自动化减少了生产可靠的电子学习软件工具的时间和成本。此外，用户需求的测试有助于设计具有简单和愉快的界面的工具。引用[1] Basanieri，F.，A. Bertolino和E. Marchetti，在UML项目中规划和导出测试套件的奶牛西装方法，Proc.第五届统一建模语言国际会议-语言及其应用UML 2002，LNCS 2460，德累斯顿，德国（2002），pp. 383-397.[2] 白里安湖C. 和Y.Labiche，A UML-Based Approach to System Testing，Software andSystems Modeling1（2002），pp.10-42[3] Cockburn，A.，[4] Conallen，J.，用UML建模Web应用体系结构，ACM的通信42（1999），pp. 63比70[5] Conallen，J.，“Building Web Applications With UML,” Addison-Wesley, 2002,[6] 琼斯角，澳-地和F.Drake，