面向SOA软件的蜕变测试技术研究

In recent years, Service Oriented Architecture (SOA) is increasingly becoming a mainstream application development paradigm. In this context, how to adequately and effectively test Web services and their compositions is an important yet difficult issue. Due to the weak testability and controllability of SOA-based software，the oracle problem becomes even more prominent when testing SOA-based software. This project aims to exploring novel and efficient testing theory for SOA-based software in case oracles are absent or hard to achieve. In particular, this project will investigate key issues when applying metamorphic testing to SOA-based software, including metamorphic testing model for Web services, acquisition and formal representation techniques of metamorphic relations, metamorphic relations-based algorithms for test case generation and test result verification, and metamorphic testing framework for SOA-based software. This project will further explore the combination of dynamic random testing technique and metamorphic testing in order to improve the efficiency of metamorphic testing. Based on the above theoretical results, we plan to implement a supporting tool prototype to enhance the automation of metamorphic testing technique for SOA-based software. Finally, case studies will be conducted to validate the feasibility and effectiveness of the technique to be developed in this project. The expected results of this project can effectively alleviate the widespread oracle problem when testing SOA-based software, and hence delivers a theoretical and tooling support for developing reliable SOA-based software.

面向服务的架构(SOA)逐渐成为应用程序开发的主流范型。如何对SOA软件中的Web服务及其组合进行充分有效的测试非常重要。由于SOA软件可测试性与可控性差,测试预期问题不仅存在而且更加突出,本课题旨在探索在测试预期不存在情形下适用于SOA软件的高效新型软件测试理论，重点解决蜕变测试方法应用于SOA软件的关键问题,包括建立面向服务的蜕变测试模型、探索蜕变关系的获取与表达方法、设计基于蜕变关系的测试用例生成算法与测试结果验证算法、构造面向服务及其组合的蜕变测试框架.探索将动态随机测试与蜕变测试相结合，进一步改进蜕变测试的效率。基于上述理论研究成果，研制面向服务及其组合的蜕变测试工具，提高蜕变测试的自动化程度。采用实例研究与变异分析相结合方式验证蜕变测试技术的可行性和有效性.预期的研究成果可以有效缓解SOA软件测试中广泛存在的测试预期问题，为开发可靠的SOA软件提供高效新型的测试理论与工具支持。

针对Web服务的可测试性与可控性差的特点，SOA 软件的测试预期问题更加突出。本项目探索了适用于SOA软件的新型软件测试理论，系统地研究了蜕变测试应用于SOA 软件的关键问题。取得了如下主要成果：.（1）面向SOA的通用蜕变测试框架：结合蜕变测试的基本原理与SOA的特点，提出了一种面向Web服务及其组合的蜕变测试框架。.（2）蜕变关系获取与描述：1）设计了一种蜕变关系通用描述语言MRDL，开发了基于MRDL的衍生测试用例生成算法和测试结果判定算法；2）提出了一种基于数据变异的蜕变关系获取方法；3）在基于范畴划分的蜕变关系识别框架METRIC中引入软件的输出行为，提出了一种改进的METRIC方法METRIC*。.（3）蜕变测试用例生成与优先级：1）设计与实现迭代蜕变测试算法，改进蜕变测试中原始测试用例生成效率；2）通过将符号执行与约束求解相结合，提出一种基于符号执行的原始测试用例生成技术；3）依据测试用例覆盖的程序路径，提出一种基于路径距离的原始测试用例优先级排序方法。.（4）高效的蜕变测试过程：提出基于马尔可夫链和基于奖惩机制的两种适应性分区控制策略，将反馈控制引入到蜕变测试过程，改进蜕变测试的故障检测效率。.（5）蜕变测试支持系统：研制出一个面向Web服务的蜕变测试支持系统MT4WS，实现了本课题提出的蜕变测试框架、蜕变关系的定义与获取方法、测试用例生成技术、测试过程控制方法，提高了蜕变测试的效率与自动化程度。..本项目研究成果提出了一种新型的SOA软件测试理论，开发了面向Web服务蜕变测试支持系统，解决了测试预期问题突出的情形下如何有效测试SOA软件的难题。在国内外重要期刊和国际会议论文集上发表学术论文19篇，在审/返修论文4篇；授权国家发明专利3项；登记计算机软件著作权8项；培养研究生19人；获全国软件原型竞赛二等奖、三等奖、优秀奖各1项，全国服务创新大赛一、二等奖各1项；主办全国/国际会议4次、在国际会议上宣读论文5次、应邀做学术报告14次、邀请国内外学者来校交流19次、参加全国会议24人次。