Softwarequalität 5

Systematisches Testen

• Tests sind heutzutage in jede Phase des Entwicklungsprozesses integriert, von der Anforderungsanalyse bis zur Wartung.
• Kontinuierliche Tests helfen, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben, was die Qualität verbessert und die Entwicklungszeit verkürzt.
• Es existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Testverfahren.
• Ziel qualitativ hochwertiger Software ist die systematische Bewertung und Verbesserung der Produktqualität durch analytische Qualitätsmaßnahmen.
• In traditionellen Entwicklungsmodellen fand die Testphase typischerweise am Ende des Prozesses statt.
• Die sequenzielle Herangehensweise umfasste strikt getrennte Phasen für Konzeption, Gestaltung, Implementierung und Verifizierung.
• Erst nach Abschluss aller Entwicklungsschritte erfolgte die Bewertung der Qualität und Funktionalität des fertigen Produkts.
• Heutzutage sind Tests ein integraler Bestandteil aller Phasen des Entwicklungszyklus.
• Die kontinuierliche Integration von Testverfahren ermöglicht es, Fehler und Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
• Die frühe Fehlererkennung verbessert die Softwarequalität erheblich und verkürzt die Entwicklungszeit.
• Moderne, agile und iterative Entwicklungsansätze integrieren kontinuierliche Rückmeldung und Anpassung.
• Die Einbettung des Testens in jede Phase steigert die Qualität der Endprodukte und fördert die Zusammenarbeit zwischen Entwicklern und Testern, was zu einer effizienteren Entwicklung führt.

Wichtige Testarten

• Der Artikel gibt eine Einteilung von was alles getestet werden kann bei einem Softwaretest.

Funktionale Tests

• Funktionale Tests sind das Rückgrat der Teststrategien in der Softwareentwicklung und stellen sicher, dass Softwarefunktionen die spezifizierten Anforderungen erfüllen.
• Bestandteil sind die Überprüfung von Benutzeroberflächen, APIs, Datenbanken, Sicherheitsfunktionen und Funktionalität unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
• Funktionale Tests werden typischerweise ohne Kenntnis des internen Codes oder der Struktur durchgeführt, was Black-Box-Tests genutzt
• Der Tester konzentriert sich ausschließlich darauf, ob erwartete Ergebnisse geliefert werden, ohne die interne Struktur zu kennen.

Nicht-funktionale Tests

• Nicht-funktionale Tests konzentrieren sich auf Aspekte wie Effizienz und Benutzerfreundlichkeit.
• Leistungstests bewerten die Systemleistungs unter Lastbedingungen.
• Volumentests überprüfen die Handhabung großer Datenmengen.
• Stresstests testen die Systemstabilität unter Extrembedingungen.
• Security-Tests prüfen die Widerstandsfähigkeit gegen unerlaubte Zugriffe.
• Usability-Tests beschäftigen sich mit der Benutzererfahrung.
• Wesentlich ist zu gewährleisten, dass die Software nicht nur korrekte Ergebnisse liefert, sondern auch zuverlässig, sicher und benutzerfreundlich ist.

Strukturbezogene Tests oder White-Box-Tests

• White-Box-Tests bieten einen tiefen Einblick in den Aufbau der Software.
• Im Gegensatz zu Black-Box-Tests setzen White-Box-Tests Wissen über die interne Logik voraus.
• Entwickler verwenden diese Tests, um spezifische Teile des Codes zu überprüfen, wobei der Schwerpunkt auf der Codeabdeckung liegt.
• Diese Tests sind besonders nützlich, um sicherzustellen, dass alle möglichen Wege durch den Code korrekt funktionieren.

Änderungsbezogene Tests

• Auch bekannt als Regressionstests, sind von Bedeutung wenn Software aktualisiert oder geändert wird.
• Hauptziel sicherzustellen, dass neue Codeänderungen keine unbeabsichtigten Nebeneffekte in bereits geprüften Teilen des Systems verursachen.
• Sollen die beständige Funktionalität der Software über die Zeit hinweg sicherstellen.
• Aufgrund der wiederholten Natur bietet sich Automatisierung an, was eine kontinuierliche Qualitätssicherung während der Entwicklung und Wartung gewährleistet.
• Testautomatisierung hilft kosten zu senken und beschleunigt die Release-Zyklen.

Testmethoden

• Es gibt zwei grundsätzliche Zugänge: statische Tests und dynamische Tests.

Statische Tests

• Formen der Analyse, die ohne Ausführung des Codes stattfinden.
• Konzentrieren sich darauf, den Quellcode, seine Struktur und die begleitende Dokumentation zu untersuchen, um potenzielle Fehlerquellen zu identifizieren.
• Können manuell oder automatisiert erfolgen und stellen oft einen ersten Schritt in der Qualitätssicherung dar.

Dynamische Tests

• Betreffen das aktive Ausführen des Programms in einer Laufzeitumgebung.
• Ziel ist es, das tatsächliche Verhalten der Software unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten und zu analysieren.
• Unverzichtbar, um zu überprüfen, ob die Software in der realen Anwendung funktioniert.
• Statische und dynamische Softwaretests bilden zusammen ein Rahmenwerk für analytische Qualitätsmaßnahmen.
• Sie erlauben Entwicklerteams, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und korrigierende Maßnahmen zu ergreifen.

Statische Softwaretests

• Eine Form statischer Softwaretests war vorher schon bekannt durch die diskutierten Softwaremetriken.
• Zu den statischen Softwaretests können Reviews und Inspektionen gezählt werden.

Reviews und Inspektionen

• Reviews (Stellungnahmen) sind systematische Untersuchungen von Software-Dokumenten.
• Ziel ist, Fehler zu finden, Verständlichkeit zu gewährleisten und die Einhaltung der festgelegten Standards zu überprüfen.
• Bei einem Review wird das Dokument in der Regel von Kollegen gelesen, die dann Feedback, Kommentare und Bedenken äußern.
• Inspektionen sind formalere Überprüfungsverfahren, die strengen Richtlinien folgen und oft Teil eines Qualitätskontrollprozesses sind.
• Während einer Inspektion überprüft ein Team die Software-Dokumente.
• Alle drei Methoden tragen dazu bei, die Softwarequalität zu verbessern, indem sie eine frühzeitige Fehlererkennung ermöglichen und die Einhaltung von Projektstandards sicherstellen.
• Sie ergänzen dynamische Testmethoden, indem sie mögliche Probleme identifizieren, bevor Zeit und Ressourcen für weitergehende Tests aufgewendet werden.

Dynamische Softwaretests

• Dynamische Softwaretests beinhalten das Ausführen des Programms oder Codes in einer Laufzeitumgebung.
• Man will dabei Fehler, Schwachstellen oder Abweichungen von den Anforderungen zu identifizieren.
• Sie ermöglichen es, das tatsächliche Verhalten der Software unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten und zu analysieren.
• Bieten Einblicke in Leistung, Stabilität und Zuverlässigkeit, helfen nicht nur Code-Fehler, sondern auch Probleme mit der Softwareintegration, Benutzerinteraktion und im Systembetrieb zu entdecken und zu beheben.

Testfälle

• Ein Testfall ist ein dokumentiertes Set von Bedingungen und Schritten.
• Sie werden ausgeführt, um zu testen, ob eine Softwarefunktion richtig arbeitet oder ein bestimmtes Nutzerverhalten adäquat unterstützt wird, um systematisch Fehler und Probleme in der Software zu finden, bevor diese den Endbenutzer erreicht.
• Die Anzahl der benötigten Testfälle variiert und hängt vom Umfang und der Komplexität der Anwendung, Risiken, Arten der Tests und dem Detailgrad der Testabdeckung ab.
• Grundsätzlich sollten ausreichend Testfälle existieren, um alle Anforderungen abzudecken und alle Teile des Systems ausreichend zu prüfen.
• Es ist in der Praxis jedoch fast unmöglich, eine Software komplett austesten, das heißt, alle möglichen Zustände und Interaktionen innerhalb einer Anwendung zu überprüfen.
• Die Komplexität moderner Software, die kombinatorische Explosion, zeitliche Ressourcen und dynamische Umgebungen sprechen dagegen.
• In der Softwareentwicklung strebt man eine risikobasierte Annäherung an, indem man sich auf die wichtigsten Anwendungsfälle konzentriert und die Bereiche mit dem höchsten Risiko priorisiert.
• Der Anteil der Testabdeckung, der als ausreichend angesehen wird, hängt von der Anwendung ab.
• Kombination aus manuellen und automatisierten Tests sichern eine breite und effiziente Testabdeckung zu gewährleisten
• Testfälle werden meist von Testerinnen entwickelt, die sich die Anwendungsfälle und Anforderungsdokumente genau ansehen.
• Die Dokumentation von Testfällen erfolgt oft in Testmanagement-Tools oder einfach mittels Tabellenkalkulationsprogrammen, die eine strukturierte Darstellung ermöglichen.
• Testfall-ID, eine Beschreibung, Testumgebung, Testdaten, Schritte, erwartetes Ergebnis, tatsächliches Ergebnis, Schlussfolgerung/Status sowie Bemerkungen sollten dokumentiert werden.

White-Box-Tests

• Schwerpunkt auf der Analyse und Überprüfung aller möglichen Pfade durch die interne Struktur des Testobjekts.
• Die Untersuchung konzentriert sich auf die interne Logik und Aufbau der Softwarekomponente und basiert auf Kenntnis der Programmlogik und des Quelltexts.
• Ziel der Testmethode die Zuverlässigkeit von Schleifen, Verzweigungen und anderen Strukturelementen des Programms zu überprüfen, indem man den Grad der Codeabdeckung misst.
• Point of Control (PoC) und Point of Observation (PoO) befinden direkt im Testobjekt.
• White Box ist der Zugang zum Quellcode um sicherzustellen, das jede Zeile des Codes im Rahmen der Tests mindestens einmal ausgeführt wird.

Black-Box-Tests

• Konzentriert man sich auf das Ergebnis der Testdurchführung.
• Die internen Mechanismen des untersuchten Systems werden nicht berücksichtigt.
• Ein Test gilt als erfolgreich, wenn das Ergebnis den Erwartungen entspricht, unabhängig von der internen Logik der getesteten Einheit.
• Black-Box-Tests werden bei extern bezogenen Komponenten oder Klassen angewandt, da der Quellcode oft nicht zugänglich ist.
• Um die Anzahl von Testfällen zu bestimmen gibt es zwei Prinzipien, die Minimalforderung und das Effizienzprinzip.
• Mittels der Grenzwertanalyse kann man Testfälle ableiten und verdächtige oder fehleranfällige Testfälle finden.
• DieGrenzwertanalyse ist Teil eines breiteren Spektrums an heuristischen Methoden mit mehreren Ansätzen wie der Äquivalenzklassenbildung oder des Zustandsbasierten Testens.

Testebenen

• Testebenen sind Stadien im Software-Testprozess, bei denen unterschiedliche Aspekte eines Produkts überprüft werden und helfen, den Testaufwand zu strukturieren und sicherzustellen.

Unit Tests

• Auch als Komponententests oder Modul-Tests bezeichnet, sind eine Methode des Softwaretestens, bei der die kleinsten testbaren Teile isoliert geprüft werden und stellen die unterste Testebene dar.
• Ziel ist, sicherzustellen, dass jede isolierte Komponente korrekt funktioniert.
• Kernpunkte zum Unit Tests sind das AAA - Muster: Arrange, Act, Assert
• Sowie die Isolation, Automatisierung, schnelle Ausführung, Dokumentation, frühe Fehlerkennung, Selbstvalidierung und ob der Test Rechtzeitig stattfindet
• Zur Unterstützung gibt es verschiedene Frameworks wie beispielweise das UnitTest-Framework in Python.

Integrationstests

• Integrationstests spielen eine wesentliche Rolle im Softwareentwicklungsprozess und führen so verschiedene Module oder Komponenten zusammen und setzen dort an, wo Unit Tests enden.
• Der Fokus steht wo die Schnittstellen zwischen den Modulen zusammenarbeiten.
• Konsistenzen und Kommunikationsfehler zwischen integrierten Einheiten sollen identifiziert werden, die während der Unit-Testphase möglicherweise nicht aufgefallen sind.
• Es wird eine Testumgebung eingerichtet, wobei die notwendige Abhängigkeiten konfiguriert werden und danach spezifische Testfälle ausgeführt werden.
• Für Integrationstest können verschiedene Tools wie unittest und pytest verwendet werden.

Systemtests

• Systemtests werden typischerweise nach den Unit- und Integrationstests durchgeführt und ist der letzte Schritt vor den Abnahme- oder Nutzertests und überprüft, ob die Software als Ganzes funktioniert und ob sie bereit für die Veröffentlichung ist.
• Es wird überprüft ob alle Funktionalitäten gegeben sind, die Systemleistung stimmt und die Kompatibilität stimmt.

Abnahme- und Nutzertests

• Abnahme- und Nutzertests sind Testphasen, bei denen die fertiggestellte Software von der Zielgruppe evaluiert wird und sind dadurch entscheidend, da sie Feedback direkt von denjenigen einholen, die die Software im Alltag nutzen werden.
• Es gibt drei geläufige Arten von Abnahmetests vor: Beta-Tests, Usability-Tests und A/B-Tests.