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O que é?
• “Herrar é Umano!!!” – Mas nossos usuários não tem
culpa
– Precisamos fazer o máximo para entregar software de qualidade
• Objetivos de VV&T – Assegurar que estamos
fazendo de forma correta o produto correto
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 2
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Ciclo de propagação
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 3
1 – Desenvolvedor comete um engano (mistake)
2 – Software com defeito (fault)
3 – Defeito é exercitado e gera um erro (error)
001101
2 + 2 = 5
4 – Software falha (failure)
5 – Usuário sofre as consequências
001101
max(1, 0) 0
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Teste x Depuração
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 4
1 – Desenvolvedor comete um engano (mistake)
2 – Software com defeito (fault)
3 – Defeito é exercitado e gera um erro (error)
001101
2 + 2 = 5
4 – Software falha (failure)
001101
max(1, 0) 0
Teste busca por falhas ou erros exercitando o software como um todo ou partes dele
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Teste x Depuração
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 5
1 – Desenvolvedor comete um engano (mistake)
2 – Software com defeito (fault)
3 – Defeito é exercitado e gera um erro (error)
001101
2 + 2 = 5
4 – Software falha (failure)
001101
max(1, 0) 0
Depuração busca e corrige defeitos que são responsáveis por falhas ou erros do software
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Vamos então fazer testes para todas as possibilidades existentes!
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Vamos então fazer testes para todas as possibilidades existentes!
• Infelizmente, isso é impossível
• Exemplo – Programa simples, com 2 loops aninhados que executam 6
vezes cada e 1 if-then-else dentro
– Aproximadamente 236 caminhos de execução possíveis
– Assumindo que a máquina executa 1 teste por milissegundo
– Seriam necessários 2 anos ininterruptos de processamento
• Imagine testar exaustivamente o Debian GNU/LINUX 4, com suas 283 MLOCs!!!
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Verificação x Validação
• Verificação – Estamos fazendo corretamente o software?
– Aderência aos requisitos especificados
• Validação – Estamos fazendo o software correto?
– Aderência aos requisitos desejados do usuário
• Não adianta fazer com perfeição um software que não seja o que o usuário deseja!
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Verificação x Validação
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Requisitos Arquitetura Código
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Verificação
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Verificação
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Desenvolvimento
Requisitos Arquitetura Código
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Verificação
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Desenvolvimento
Verificação
Requisitos Arquitetura Código
Teste de Unidade
Teste de Integração
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Validação
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?
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Validação
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 14
Validação
Requisitos
Especificação
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Validação
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Validação
Requisitos
Teste de Aceitação (homologação)
Especificação
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Verificação x Validação
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Verificação
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Anatomia de testes
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Sistema sendo
testado
Caso de teste
Oráculo
Dados estatísticos
Sistemas legados
Valores de exemplo
Especialista
Resultado
Dados de teste
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Pontos importantes
• Verificação não precisa ser feita somente quando existe código – Inspeções são técnicas efetivas para identificação de defeitos,
mesmo antes de ter código
• Testes devem ser aplicados nas partes, para só então ser aplicado no todo – Facilita o isolamento e a localização posterior de defeitos
• Quem faz os testes? – O próprio desenvolvedor, em relação às partes (testes de
unidade) – Uma equipe própria e independente de testes, em relação ao
todo (testes de integração) – O usuário (testes de aceitação)
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Pontos importantes
• Testes não substituem produtos de qualidade
– Produtos de baixa qualidade, ao serem submetidos a testes, precisarão ser refeitos (retrabalho!!!)
• Para que testes sejam efetivos, planejamento é fundamental
– É necessário estabelecer um objetivo claro de testes
– É importante o alinhamento dos testes com os perfis dos usuários
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Características de um bom caso de teste
• Ter alta probabilidade de encontrar erros
– Conhecer o produto e explorar aspectos diferenciados
• Não ser redundante
– Estabelecer claramente o propósito de cada teste (planejamento)
• Não ser demasiadamente complexo
– Decompor os testes de forma que cada teste foque em somente um objetivo
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Exercício
• Etapa 1 – Codifique no papel um algoritmo para ordenação – Defina alguns testes para esse algoritmo
• Etapa 2
– Insira propositalmente um defeito no seu algoritmo
• Etapa 3 – Passe o seu algoritmo para outro grupo e receba o algoritmo de
outro grupo – Aplique seus testes sobre o algoritmo recebido – Seus testes foram capazes de detectar a falha no algoritmo?
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Teste caixa branca x caixa preta
• Duas estratégias distintas para elaboração de testes • Teste caixa branca
– Também conhecido como teste estrutural – Conhece o interior do produto – Utiliza esse conhecimento na definição da estratégia de
teste
• Teste caixa preta – Também conhecido como teste funcional – Não conhece o interior do produto – Utiliza somente os requisitos na definição da estratégia de
teste
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Meta do teste caixa branca
• Garantir que todos os caminhos independentes foram exercitados ao menos uma vez – Um caminho independente é um caminho que exercita
alguma nova instrução ou condição do programa
• Garantir que todas as decisões lógicas foram exercitadas do nos dois sentidos (V/F)
• Garantir que todos os loops foram exercitados nos seus valores de fronteira
• Garantir que as estruturas de dados internas foram exercitadas para assegurar a sua integridade
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Teste de fumaça
• Metáfora a fumaça gerada por circuito eletrônico com defeito na sua primeira execução
• Consiste em fazer um teste superficial que indica a viabilidade de rodar os demais testes – Todas as partes são combinadas e é
gerado um build do software – Esse build é submetido a testes
básicos – Esse processo é repetido
frequentemente (e.g., diariamente)
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Testes de unidade
• Foco em testar caminhos específicos do produto (caixa branca)
• Visa ter 100% de cobertura – Neste caso, 100% de cobertura representando a execução
de todas as linhas do código – Já vimos que é impossível ter 100% de cobertura para
todos os caminhos possíveis de execução!!!
• Normalmente captura erros de cálculos, comparações e fluxo de controle – É fundamental testar as fronteiras – Ex.: valores -1, 0, n, (n+1) para um loop de 0 a n
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Testes de unidade
• E se não der tempo para fazer todos os testes de unidade?
– Se concentre ao menos nas partes com maior complexidade
– Para isso é necessário calcular a complexidade ciclomática das partes
• Complexidade ciclomática é o número de caminhos independentes de um programa
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Projeto de testes
• Método de conjunto básico (basis set)
– Visa exercitar ao menos uma vez todas as sentenças de um programa
– Se baseia no grafo de fluxo (flow graph) do programa e sua complexidade ciclomática
– Permite encontrar quantos são os caminhos independentes de teste
– Permite encontrar possíveis conjuntos mínimos de caminhos independentes de teste
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Projeto de testes
1. Gerar o grafo de fluxos (flow graph) para cada parte (método, procedimento, função, etc.)
• sentença a; sentença b; sentença c; ... (1)
• if a (1) then b (2) else c (3) endif (4)
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1
2
3
4
1
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Projeto de testes
• while a (1) do b (2) endwhile (3) [ou]
• for a (1) do b (2) endfor (3)
• do a (1) while b (2) enddo (3) [ou]
• repeat a (1) until b (2) enddo (3)
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1 2 3
1 2 3
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Projeto de testes
• switch a (1) case b (2); case c (3) case d (4) ... endswitch (5)
• Tratamento especial para expressões booleanas
– if a (1) OU b (2) then c (3) else d (4) endif (5)
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1
2
3 5
4
1
3
2
5
4
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Projeto de testes
2. Calcular a complexidade ciclomática do grafo de fluxos
• V(G) = E – N + 2
– G é o grafo de fluxo
– V(G) é a complexidade ciclomática do grafo de fluxo G
– E é o número de arestas do grafo G
– N é o número de vértices do grafo G
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Projeto de testes
3. Identificar V(G) caminhos independentes que formem o conjunto básico
– Fazer uma busca em profundidade pelos caminhos possíveis, sempre adicionando alguma aresta nova
4. Elaborar casos de teste com valores de entrada que exercitem cada um dos caminhos independentes do conjunto básico
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Projeto de testes (outras estratégias)
• Testes baseados em defeitos
– Visa identificar os tipos de defeito mais prováveis
– Projeta testes que são eficazes na descoberta de erros oriundos desses defeitos
• Testes baseados em cenários
– Projeta testes em função dos principais cenários de uso do sistema, e não nas funcionalidades do sistema
– É guiado pelo usuário, e não pela estrutura
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Drivers & stubs
• Para viabilizar o teste de unidade, é necessário construir drivers e stubs
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Parte a ser testada
Driver
Stub 1 Stub 2
Chamada a funcionalidades a serem testadas
Chamadas a funcionalidades que retornam valores predefinidos
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Tratamento de exceções
• É uma boa prática construir software capaz de tratar as suas próprias exceções (erros)
• Neste caso, o tratamento de exceções precisa também ser testado
– A mensagem que descreve a exceção é compreensível?
– A mensagem corresponde ao erro?
– O mecanismo utilizado para o tratamento é apropriado?
– A mensagem permitirá que os desenvolvedores localizem o defeito?
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Exemplo (quicksort) public List<String> ordena(List<String> listaDesordenada) { List<String> listaOrdenada = new ArrayList<String>(); if (listaDesordenada.size() > 1) { String pivo = listaDesordenada.get(0); List<String> listaMenoresDesordenada = new ArrayList<String>(); List<String> listaMaioresDesordenada = new ArrayList<String>(); for (int i = 1; i < listaDesordenada.size(); i++) { String elemento = listaDesordenada.get(i); if (elemento.compareTo(pivo) < 0) { listaMenoresDesordenada.add(elemento) } else { listaMaioresDesordenada.add(elemento); } } listaOrdenada.addAll(ordena(listaMenoresDesordenada)); listaOrdenada.add(pivo); listaOrdenada.addAll(ordena(listaMaioresDesordenada)); } else { listaOrdenada.addAll(listaDesordenada); } return listaOrdenada; }
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Extração do grafo de fluxo... public List<String> ordena(List<String> listaDesordenada) { List<String> listaOrdenada = new ArrayList<String>(); if (listaDesordenada.size() > 1) { String pivo = listaDesordenada.get(0); List<String> listaMenoresDesordenada = new ArrayList<String>(); List<String> listaMaioresDesordenada = new ArrayList<String>(); for (int i = 1; i < listaDesordenada.size(); i++) { String elemento = listaDesordenada.get(i); if (elemento.compareTo(pivo) < 0) { listaMenoresDesordenada.add(elemento) } else { listaMaioresDesordenada.add(elemento); } } listaOrdenada.addAll(ordena(listaMenoresDesordenada)); listaOrdenada.add(pivo); listaOrdenada.addAll(ordena(listaMaioresDesordenada)); } else { listaOrdenada.addAll(listaDesordenada); } return listaOrdenada; }
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1
3
4
7 5
9 8 10
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Grafo de fluxo e complexidade ciclomática
• V(G) = E – N + 2 = 16 – 14 + 2 = 4 – Teste 1: 1, 2, 12, 13, 14 – Teste 2: 1, 2, 3, 4, 10, 11, 13, 14 (impossível) – Teste 3: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 4, 10, 11, 13, 14 – Teste 4: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 4, 10, 11, 13, 14
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2
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Exemplo (teste 1 com JUnit)
@Test
public void teste1() {
List<String> listaDesordenada = Arrays.asList("abc");
List<String> oraculo = Arrays.asList("abc");
List<String> resultado = quicksort.ordena(listaDesordenada);
assertEquals(oraculo, resultado);
}
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 39
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Exemplo (teste 2 com JUnit)
@Test
public void teste2() {
List<String> listaDesordenada = Arrays.asList("def", "abc");
List<String> oraculo = Arrays.asList("abc", "def");
List<String> resultado = quicksort.ordena(listaDesordenada);
assertEquals(oraculo, resultado);
}
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 40
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Exemplo (teste 3 com JUnit)
@Test
public void teste3() {
List<String> listaDesordenada = Arrays.asList("abc", "def");
List<String> oraculo = Arrays.asList("abc", "def");
List<String> resultado = quicksort.ordena(listaDesordenada);
assertEquals(oraculo, resultado);
}
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 41
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Exemplo (resultado no JUnit)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 42
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Exemplo (quicksort com defeito) public List<String> ordena(List<String> listaDesordenada) { List<String> listaOrdenada = new ArrayList<String>(); if (listaDesordenada.size() > 1) { String pivo = listaDesordenada.get(0); List<String> listaMenoresDesordenada = new ArrayList<String>(); List<String> listaMaioresDesordenada = new ArrayList<String>(); for (int i = 1; i < listaDesordenada.size() - 1; i++) { String elemento = listaDesordenada.get(i); if (elemento.compareTo(pivo) < 0) { listaMenoresDesordenada.add(elemento) } else { listaMaioresDesordenada.add(elemento); } } listaOrdenada.addAll(ordena(listaMenoresDesordenada)); listaOrdenada.add(pivo); listaOrdenada.addAll(ordena(listaMaioresDesordenada)); } else { listaOrdenada.addAll(listaDesordenada); } return listaOrdenada; }
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 43
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Exemplo (resultado no JUnit com defeito)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 44
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Exemplo (cobertura dos testes com EMMA)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 45
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Exemplo (cobertura dos testes com EMMA)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 46
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Exemplo (cobertura do teste 1 com EMMA)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 47
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Exemplo (cobertura do teste 1 com EMMA)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 48
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Exercício
• Aplique jUnit (ou qualquer outro xUnit) sobre alguma parte do trabalho do curso
• Exiba a cobertura de testes utilizando EMMA (ou qualquer outra ferramenta)
• Dica: o NetBeans tem ambas as ferramentas
– http://www.netbeans.org
– JUnit já vem na distribuição padrão do NetBeans
– EMMA é um plugin - http://codecoverage.netbeans.org
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 49
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Exercícios
• Traga um exemplo da criação de stubs com a ferramenta Mockito, EasyMock ou jMock (ou alguma outra que você conheça)
– http://www.mockito.org
– http://www.easymock.org
– http://www.jmock.org
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 50
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Desenvolvimento Dirigido a Testes (TDD – método ágil)
• Inverte a ordem, colocando teste antes da codificação (test first) 1. O teste é construído antes da implementação da
funcionalidade
2. O teste deve falhar nesse momento (vermelho)
3. É feito o código mais simples capaz de atender ao teste (verde)
4. O código é refatorado com o objetivo de aumentar a qualidade do produto
5. Retorna ao passo 1 enquanto tiverem novas funcionalidades a serem implementadas
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 51
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Testes de integração
• Foco em combinar as partes do produto e testar as partes em conjunto
• Visa analisar o produto em termos de entradas e saídas (caixa preta)
– Eventualmente testa também caminhos específicos de grande relevância
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 52
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Estratégias para integração
• Big bang – Joga fora os drivers e stubs, conecta todas as partes, e
executa todos os testes de integração
– Gera normalmente um grande número de erros
– Torna difícil a atividade de depuração
• Incremental – Aos poucos, segundo algum critério, drivers e stubs são
substituídos por partes reais do software, e os testes de integração são executados
– Os erros aparecem gradativamente
– O espaço de busca para atividade de depuração é menor
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 53
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Exercício
• Assuma que os vértices abaixo sejam classes de um sistema orientado a objetos, e as arestas as suas dependências onde A B significa A depende de B. – Qual critério de integração incremental você adotaria? – Qual tipo de busca (largura ou profundidade) implementa esse
critério? – Qual seria uma possível ordem de integração assumindo que a classe
A é responsável pela inicialização do sistema (classe raiz)?
F
G
J
H
I
B
A
C
D
E
Leonardo Murta 54 Verificação, Validação e Testes
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Integração top-down
• A parte raiz da árvore de dependências tem seus stubs gradativamente substituídos por partes reais do sistema
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 55
A Driver Stub B
Stub C
B Driver Stub D
C Driver Stub E
Stub F
...
...
A Driver
B Stub D
C Stub E
Stub F
...
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Integração bottom-up
• As partes folha da árvore de dependências têm seus drivers gradativamente substituídos por partes reais do sistema
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 56
A Driver Stub B
Stub C
B Driver Stub D
C Driver Stub E
Stub F
...
...
A Driver Stub B
Stub C
B Driver
C Driver
...
F
E
D
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Top-down x bottom-up
• Integração top-down, apesar de fazer sentido, manterá o uso de stubs por todos os passos de integração incremental, menos o último
• Integração bottom-up de fato substitui gradativamente stubs por partes reais
– Os testes manipulam dados processados e não construídos por stubs
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 57
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Exercício
• Defina a estratégia a ser adotada pelo seu grupo para testes de integração do trabalho do curso
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 58
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Teste de sistema
• Transcende o software
• Ocorre depois dos demais teste
• Visa garantir que o software funciona corretamente com os demais elementos do sistema
• Exemplo
– Hardware-in-the-loop
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 59
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Teste de sistema (tipos)
• Teste de recuperação – Força situações extremas – Verifica como o sistema se comporta posteriormente
• Teste de segurança – Verifica se o sistema tem brechas que possibilitem
invasões – Em alguns casos, hackers são contratados para esse fim
• Teste de estresse (carga) – Submete o software a uma elevada demanda de utilização – Verifica como a qualidade de serviço varia em função
dessa demanda
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 60
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Exemplo (Selenium – gravação e reprodução)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 61
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Exemplo (Selenium – exportação)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 62
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Exemplo (Selenium – exportado para JUnit)
package com.example.tests; import com.thoughtworks.selenium.*; import java.util.regex.Pattern; public class Untitled extends SeleneseTestCase { public void setUp() throws Exception { setUp("http://www.google.com.br/", "*chrome"); } public void testUntitled() throws Exception { selenium.open("/"); selenium.type("q", "Engenharia de Software uff"); selenium.click("btnG"); selenium.waitForPageToLoad("30000"); selenium.click("//ol[@id='rso']/li[1]/h3/a/em"); selenium.waitForPageToLoad("30000"); verifyTrue(selenium.isTextPresent("Leonardo Gresta Paulino Murta")); } }
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 63
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Exemplo (jMeter – configuração da carga)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 64
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Exemplo (jMeter – adição de testador)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 65
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Exemplo (jMeter – resultados)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 66
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Exemplo (profiling de CPU)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 67
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Exemplo (profiling de memória)
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 68
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Exercício
• Utilize Selenium, jMeter ou algum profiler sobre o trabalho do curso e apresente os resultados obtidos
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 69
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Teste de regressão
• Não é mais um tipo de teste, mas sim um papel que pode ser empenhado por diferentes tipos de teste
• Visa evitar que defeitos já corrigidos retornem ao produto
• Muito usado em testes de integração, onde testes anteriores são aplicados
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 70
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Testes de aceitação
• Foco em apresentar o produto ao usuário para que o produto seja homologado
• Visa estabelecer critérios para aceitação – Funcionais
– Comportamentais
– De desempenho
• Tipos de teste de aceitação – Alfa
– Beta
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 71
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Cenário típico de validação
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 72
Sistema sendo
testado
Testes formais (critérios, planos, etc.)
Testes informais (ad hoc)
Semanas ou meses
Sistema antigo (manual ou
automatizado)
Utilização em paralelo
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Testes alfa
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 73
Sistema sendo
testado
Usa
Ambiente controlado (e.g., local do desenvolvimento)
Observa
(numero reduzido)
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Testes beta
Leonardo Murta Verificação, Validação e Testes 74
Sistema sendo
testado
Usa
Ambiente real (e.g., local de produção)
Reporta problemas
Sistema de Controle de Solicitações
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Referências
• Pilone, D.; Miles, R.; 2008. Head First Software Development. O’Reilly Media.
• Pressman, R. S.; 2004. Software Engineering: A Practitioner’s Approach. 6 ed. McGraw-Hill.
Leonardo Murta 75 Verificação, Validação e Testes