基于代数规约的Web服务在线测试理论和技术研究

As service computing becomes more common, automatic testing for web services plays ever more important roles. However, there is the lack of service code, the control over test executions and a means of observation of internal behavior during on-the-fly testing of third-party services. This represents a significant challenge in automatic web services testing. In this project, we aim to conduct novel research on both theory and techniques for on-the-fly testing using algebraic specifications that are suited for specifying web services. Although current testing techniques from algebraic specifications are capable of testing object-oriented and component-based software automatically, it is still difficult to apply these techniques to testing web services. This project will propose a method based on two novel techniques: state incremental testing and monolithic test sequence, in substitution for traditional ones: specific state testing and multilithic test sequence respectively, study their expressiveness, and propose algorithms for monolithic test cases generation. Based on the above work on theory and techniques, we will design and implement tools for on-the-fly testing of web services as well as use real-world case studies for evaluation.

随着面向服务计算的普及，Web服务自动化测试扮演着越来越重要的角色。然而，在第三方服务在线测试中，缺乏服务代码、缺乏对服务的执行控制和内部行为观察能力，这对Web服务自动化测试提出了更大的挑战。针对Web服务的特点，本项目拟采取以形式化代数规约为基础的测试途径，开展Web服务在线自动化测试理论和技术研究。本课题组前期研究表明代数规约较适合于对Web服务进行形式化描述，且现有以代数规约为基础的测试技术已能够对面向对象和基于构件的软件进行自动化测试，但现有技术不能简单地移植到服务测试上。因此，本项目提出用状态增量测试代替固定状态测试以及用单线测试序列代替多线测试序列的新技术路线，研究状态增量测试用例和单线测试序列的表达能力等理论问题、可单线化测试用例生成等核心技术问题。以理论和核心技术研究为基础，设计并实现Web服务在线自动化测试的原型工具和实例研究，验证新技术路线的实用价值。

基于形式化规约的自动化技术在Web服务测试领域中扮演着越来越重要的角色，但服务规约不完整、服务运行难以控制以及缺乏有效内部行为观察手段等问题对第三方Web服务在线测试提出了新的挑战。本项目研究基于代数规约的Web服务在线测试理论和技术，在理论基础、核心技术、原型工具和实例研究四个方面开展研究工作，提出了面向Web服务在线测试的可单线代数规约，给出浮动测试用例、单线测试序列和单线测试用例等概念以及生成定理；改进已有的代数规约SOFIA语言用来支撑可单线代数规约理论，使得书写的代数规约适用于在线服务自动化测试；提出一种描述服务状态变化的测试执行图，设计相应的测试执行图构造算法和单线测试序列生成算法；提出面向Web服务语义描述的本体质量模型，通过将规约转换成本体进行间接评估，从而保证待测服务描述语义的正确性；提出通用的Web服务测试执行引擎框架，将线性测试调用序列并行化，自动生成测试脚本；提出基于形式化规约的系统建模方法描述系统结构和功能模块间依赖关系，采取面向业务的服务识别方法和基于中间层新功能组件的服务封装策略。在理论研究和核心技术基础上，设计和实现Web服务在线自动化测试原型系统，并应用原型针对不同规模服务进行大量的真实案例研究，以验证理论和技术的实用价值。本项目研究成果部分解决了服务规约不完整性、服务动态性给测试带来的问题，通过引入完全自动化测试技术降低服务测试开销，为Web服务在线自动化测试的广泛应用奠定理论和技术基础。