Model Checking of Statecharts using Automatic White Box Test Generation

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1 Model Checking of Statecharts using Automatic White Box Test Generation Um artigo de: Doron Drusinsky (Cupertino, CA) Apresentado por: Charles-Edouard Winandy Disciplina: CSE310-4 Engenharia de Software Desenvolvimento e Gestão Professor: Dr. Nilson Sant Ana INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ETE - Engenharia e Tecnologia Espaciais Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais 14 de agosto de 2008

2 - Motivação - Definição Model Checking - Definição Statechart - Definição Sistemas Reativos Tópicos - Definição Testes de Caixa Branca - Definição Testes de Caixa Preta - Definição UML - Introdução ao Artigo - Diagrama de Estados da UML - Geração de Testes - Monitoramento Run-Time - Statechart Assertion - Vantagens do Statechart Assertion - Ferramenta StateRover - JUnit - Saídas

3 Motivação Experiência de 8 meses como Programador de Testes no Projeto HARPIA (ITA RFB). Testes Unitários em diversos subsistemas. Contato com JUnit, Selenium, Emma, JMeter, Ant e IBM Rational Tools.

4 Definições Model Checking Model Checking tradicional é o processo automático de verificação do acerto no contexto de um determinado modelo ou programa. A verificação de modelos é uma técnica que permite a verificação de propriedades de sistemas de modo automático. [Edmund M. Clarke, 2000]

5 Definições Statechart "Statecharts é uma técnica de descrição gráfica para a especificação comportamental baseada em estados de sistemas reativos." [Drusinsky, D. & Harel] Os Statecharts foram originalmente criados para representar e simular sistemas em tempo real. Eles herdam diagramas de estado finitos com hierarquia, paralelismo e histórico. Segundo recomendação de Brugge, deve-se usar os Statecharts na fase de design analysis de uma metodologia orientada a objeto UML.

6 Definições Sistemas Reativos Sistemas Reativos, também dito Sistemas Complexos, têm as seguintes características: - hierarquia (sistemas compostos de Subsistemas ou componentes); - paralelismo (ou concorrência, mais de um subsistema funcionando ao mesmo tempo); - interdependência (sincronismo e comunicação de subsistemas).

7 Definições Teste Caixa Branca White Box Testing, Glass Box Testing ou ainda Clear Box Testing são terminologias em inglês para o Teste de Caixa Branca. Teste Caixa Branca é um método de projeto de casos de teste que usa a estrutura de controle do projeto para derivar casos de teste. Dessa maneira garante-se que todos os caminhos independentes de um módulo tenham sido exercitados pelo menos uma vez (testes unitários).

8 Definições Teste Caixa Preta Black Box Testing ou ainda Teste de Caixa Negra são termos válidos para o Teste de Caixa Preta. São os testes realizados em um programa para testar a saída dos dados usando entradas de vários tipos. Só são observadas se as saídas são coerentes para as entradas dadas. Apesar de aplicável em outros tipos de testes, sua utilização mais comum é nos testes funcionais.

9 Definições UML UML - Unified Modeling Language significa Linguagem de Modelagem Unificada. É uma ferramenta bastante utilizada na especificação de sistemas. Surgiu nos anos 1990s e se tornou um padrão para modelagem de software.

10 Introdução ao Artigo Aborda uma técnica de Model Checking para diagramas de estados da UML e uma ferramenta criada baseada em automatos, o StateRover. Os diagramas de estado abordados são baseados na geração de Testes de Caixa Branca combinado com monitoramento em tempo real dos acertos. Acertos, assertions, são resultados obtidos quando se passa no teste, é o inverso de fail, quando não se passa no teste.

11 Diagrama de Estados da UML Um diagrama de estados tem sempre um estado inicial e um ou mais estados finais. Exemplo de um Diagrama de Estados da UML 2.x

12 Geração de Testes Os Testes de Caixa Branca são gerados através do JUnit, onde se cria as seqüências de eventos, condições e dados de entrada (tudo por Java). As seqüências de testes são geradas durante a observação do estado seguinte do sistema a ser testado e o "testador" escolhe um destes eventos, condições e objetos para disparar o teste, monitorado em tempo real.

13 Combinação Testes e Monitoramento em Tempo Real A combinação deste monitoramento em tempo real com o Teste de Caixa Branca constitui o Model Checking automatizado, segundo o artigo em questão. A abordagem do Teste de Caixa Branca deste artigo combina testes automatizados com monitoramento em tempo real das propriedades de acerto descritas através de Statecharts Assertions.

14 Statechart Assertions Um Statechart Assertion é um statechart embutido como um sub-statechart dentro de um statechart primário.

15 Testes com Statechart Um típico caso de Teste de Caixa Branca roda centenas de milhares de testes no sistema a ser testado. Cada teste consiste um cenário único de teste. Cada cenário é definido por uma seqüência de eventos, condições e dados, todos conduzidos pelo modelo statechart em questão.

16 Vantagens do Statechart Assertions - visual mais familiar (amigável); - parametrizado; - reutilizável; - tratamento de erros de camada única; - suporta UML; - encapsulamento natural dos assertions; - simples comunicação entre o código primário e o código assertion.

17 Ferramenta StateRover O StateRover é um programa que gera código e permite a depuração visual de diagramas de estados da UML. Enquanto o JPF (Java Path Finder) da NASA é considerado um gerador automático de Teste Caixa Preta. Já o StateRover é um tester de Caixa Branca que cria uma classe JUnit de teste automaticamente a partir de um determinado statechart.

18 JUnit JUnit é um framework open-source que possibilita a criação de testes unitários em Java. O teste unitário ou de unidade é uma modalidade de testes que se concentra na verificação da menor unidade do projeto de software. A maioria das IDEs do mercado incorporam o JUnit dentro de seu ambiente de desenvolvimento, facilitando assim o uso desse framework.

19 JUnit - Plugin Copyright 1997, 2006, Oracle. All rights reserved

20 StateRover e o REM O programa suporta monitoramento em tempo real (REM - Run-time Execution Monitoring) dos Statecharts. REM servem para rastreabilidade do comportamento de um programa em execução. A NASA usou REM para verificar o código de vôo do Deep Impact. O MDA (Missile Defense Agency) dos EUA estão usando REM para o novo sistema de defesa usando mísseis balísticos.

21 Saída O StateRover permite que o usuário especifique o número máximo de loops permitidos em um determinado teste (parâmetro obrigatório). Sua saída é composta por: 1- IDs dos testes que não deram acerto; 2- IDs dos testes que chegaram a determinado estado, definido pelo usuário; 3- Estados nunca alcançados; 4- O número de estados configurados alcançados versus o número de estados total; 5- Estimativa em porcentagem de todos os possíveis testes cobertos.

22 Resultado da Execução Time: There was 1 failure: 1) testexectreventdispatcher(testprimarytlc6)junit.framework.ass ertionfailederror at TestPrimaryTLC6.testExecTReventDispatcher(TestPrimaryTLC6.ja va:328) at TestPrimaryTLC6.testExecTReventDispatcher(TestPrimaryTLC6.ja va:160) at sun.reflect.nativemethodaccessorimpl.invoke0(native Method) at sun.reflect.nativemethodaccessorimpl.invoke(nativemethodacces sorimpl.java:39) at sun.reflect.delegatingmethodaccessorimpl.invoke(delegatingmeth odaccessorimpl.java:25) 331 at TestSuite1.main(TestSuite1.java:23) FAILURES!!! Tests run: 1, Failures: 1, Errors: 0

23 Bibliografia - Doron Drusinsky, Charsan Lane, Cupertino, CA - Model Checking of Statecharts using Automatic White Box Test Generation. - Edmund M. Clarke, Orna Grumberg, and Doron Peled. Model Checking. MIT Press, January B. Bruegge - Object-Oriented Software Engineering: Conquering Complex and Changing Systems, Prentice Hall, ISBN. - Drusinsky, D. & Harel, D., Using Statecharts for Hardware Description and Synthesis, IEEE Transactions on Computer-Aided Design. - Sparx Systems Pty LTD (empresa da Austrália) em 10/08/ Eric C M Oliveira, Java: Testes Unitários e JUnit em 10/08/2008

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