Requisitos para testes de sistemas de informação baseados na WEB

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1 Requisitos para testes de sistemas de informação baseados na WEB Raphael Augusto F. S. de Oliveira 1, Rodolfo F. Resende 1 1 Departamento de Ciência da Computação Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Av. Antônio Carlos, 6627 Prédio do ICEx Belo Horizonte MG Brasil Abstract. A fazer Resumo. A fazer {rafso,rodolfo}@ufmg.br

2 1. Introdução Visando a qualidade do processo, o teste sistemático é uma atividade fundamental para a ascensão aos níveis de maior maturidade na capacidade de desenvolver software dentro dos modelos do Software Engineering Institute SEI [SEI 2007]. Ainda, as atividades de depuração, estimativa de confiabilidade de software e manutenção, têm as informações resultantes da atividade de teste como um auxílio significativo [Paulk 1993]. Este trabalho será ficado somente nos temas relacionados à perspectiva de teste Funcional, não abordando temas de perspectiva Não-Funcional. Catálogos de requisitos ajudam a usuários e desenvolvedores a comparar e escolher métodos e ferramentas. Eles também ajudam a projetistas/desenhistas de métodos e ferramentas a direcionarem seu esforço [Pedro 2007]. A Arquitetura e as tecnologias envolvidas em uma aplicação Web mudaram drasticamente nos últimos anos [Delamaro 2007]. A configuração foi estendida de um modelo cliente-servidor duas camadas para várias camadas e, embora muito semelhante às aplicações cliente-servidor tradicionais, o teste de aplicações Web é um pouco mais complicado, pois existem outros aspectos a considerar.o principal deles é que aplicações Web são dinâmicas e heterogêneas [Delamaro 2007]. 2. Modelos e características de testes de Sistemas Web Originalmente, aplicações Web possuíam o objetivo de apenas apresentar informações que consistiam basicamente em documentos no formato de texto [Conallen 2002]. Entretanto, as aplicações Web se tornaram aplicações de software para comércio eletrônico, distribuição de informações, entretenimento, trabalho cooperativo e numerosas outras atividades [Offutt 2002]. Elas estão cada vê mais complexas e são utilizadas em áreas críticas na grande maioria das empresas. Se essas aplicações falham, os prejuízos são enormes. Por isso a garantia da qualidade e da confiabilidade é crucial, e a demanda por metodologias e ferramentas para realizar o teste de aplicações Web é crescente [Delamaro 2007]. Existem inúmeras outras tecnologias utilizadas em aplicações Web. O uso dessas tecnologias contribui para aumentar a flexibilidade, assim como a complexidade. O aspecto dinâmico das aplicações Web também gera novos desafios para o desenvolvimento de software e para a atividade de teste [Wu 2002]. O que podemos perceber é que embora muito semelhante às aplicações cliente-servidor tradicionais, o teste de aplicação web é um pouco mais complexo, pois as aplicações Web são dinâmicas e heterogêneas [Di Lucca 2006], [Delamaro 2007]. Os métodos e técnicas utilizados para os testes em aplicações Web, com algumas exceções, são os mesmos utilizados nas demais aplicações tradicionais e ainda o objetivo desses testes são basicamente os mesmos, [Di Lucca 2006]. O teste de aplicações Web consiste em executar uma aplicação usando combinações de entradas e estados procurando por falhas, ou seja, o resultado produzido pela execução é diferente do resultado esperado [Di Lucca 2006]. O teste pode ser usado para se verificar a conformidade em duas perspectivas distintas, funcional e não-funcional. Para atender as conformidades não-funcionais a aplicação deve atender a requisitos explícitos e implícitos que geralmente dizem respeito à satisfação do usuário, entre eles podemos destacar desempenho, acessibilidade, segurança e usabilidade. Para atender as conformidades funcionais a aplicação deve estar livre de falhas de implementação, fazendo com que os erros durante a execução do programa sejam minimizados. Iremos tratar somente do que diz respeito a

3 ferramentas de teste que verificam os requisitos funcionais das aplicações Web, tendo o foco na automação [Di Lucca 2006]. Este artigo irá tratar somente de temas relacionados à perspectiva de teste funcional. 3. Requisitos 3.1 Teste Estrutural de Aplicações Web Para a aplicação do teste estrutural, modelos são propostos para revelar defeitos associados à informação manipulada pela aplicação, ao comportamento de navegação e os estados dependentes da integração de objetos na aplicação Web. Os elementos da aplicação Web são capturados considerando modelos de: objeto, fluxo de controle e de dados, e de comportamento. Esses elementos são descritos por Liu [Liu 2000], como: Pagina cliente: documento HTML ou XML com scripts embutidos, visualizando por meio de um navegador Web no lado cliente; Pagina servidora: script CGI (Commom Gateway Interface), ASP (Active Server Page), JSP (Java Server Page) ou um servelet executado pelo servidor Web no lado servidor; Componente: template HTML, Java applet, ActiveX Control, Java Bean ou qualquer módulo de programa que interaja com uma página cliente, com uma página servidora ou com outro componente Modelo de objetos, fluxo de controle e fluxo de dados Delamaro e Jino, [Delamaro 2007, paginas 211 e 212] descrevem de uma forma clara os conceito do modelo de objetos: No modelo de objeto, os elementos da aplicação Web são considerados objetos compostos de atributos: variáveis de programas ou elementos de documentos HTML ou XML, e operações: funções implementadas por meio de um script ou de uma linguagem de programação. O diagrama de relação de objeto (Object Relation Diagram ORD) é usado para representar os objetos e suas relações. O diagrama ORD é um grafo cujos nós representam os objetos e cujos ramos representam os relacionamentos entre os objetos. Delamaro defina ainda que para capturar informações sobre os fluxos de controle e de dados da aplicação Web, são utilizados quatro tipos de grafos, muito similares aos utilizados em aplicações tradicionais, nos testes de unidade e de integração e no teste de software orientado a objetos. Grafo de Fluxo de Controle (GFC Control Flow Graph) Contem informações sobre o fluxo de controle e sobre definições e uso de variáveis. Um grafo de fluxo de controle é construído para cada função. Grafo de Fluxo de Controle Interprocedimental (GFCI Interprocedural Control Flow Graph) representa informações de fluxo de dados que envolvem mais de uma função. Neste grafo são obtidas associações definição-uso para variáveis definidas em uma função e usadas em outra. Grafo de Fluxo de Controle de Objetos (GFCO Object Control Flow Graph) representa as associações definição-uso resultantes de diferentes seqüências de invocação de funções no objeto. As seqüências de invocação de funções podem ser diferentes porque

4 dependem da interação do usuário da aplicação Web. Neste grafo são visualizados todos os GFCIs ou GFCs juntos. Grafo de Fluxo de Controle Composto (GFCC Composite Control Flow Graph) descreve o fluxo de informações entre paginas Web, ou seja, associações definição-uso entre essas páginas. Informações podem ser passadas de uma pagina Web para outra página Web quando os usuários selecionam uma ligação (hiperlink) ou submetem um formulário. Este grafo é composto de GFCIs ou GFCs conectados, relacionados às paginas que têm interação. A partir desses modelos e grafos introduzidos, Liu [Liu 2000] propõe uma abordagem de teste em cinco níveis: Nível de função testa as funções individualmente utilizando o GFC. Nível de agrupamento de funções - testa um agrupamento de funções de um objeto. Os GFCIs são utilizados. Nível de objetos testa um objeto utilizando associações definição-uso em diferentes seqüências de invocação de funções. Neste nível de teste são usados os GFCOs. É necessário o uso de um critério para selecionar um subconjunto de seqüência de invocação de funções para obtenção das associações, pois o número de tais seqüências pode ser excessivamente grande. Nível de agrupamento de objetos testa um agrupamento de objetos utilizando associações definição-uso entre funções de objetos em um agrupamento, ou seja, u conjunto de objetos que interagem por meio de passagem de mensagens. A passagem de mensagem pode ser direta, passagem de dados por chamadas de função, ou indireta, transmissão de dados entre páginas Web via protocolo HTTP. Na obtenção dos caminhos de teste, o GFCI pode ser usado para passagem de mensagem direta e o GFCC pode ser usado par passagem de mensagem indireta. Nível de aplicação testa a aplicação utilizando associações definição-uso com relação às variáveis da aplicação possíveis de serem compartilhadas e manipuladas por todos os clientes que estão acessando a aplicação. Essas variáveis são denominadas variáveis do escopo da aplicação. Os caminhos de teste são derivados a partir dos GFCs envolvendo variáveis do escopo da aplicação. Este teste é similar ao teste de programas concorrentes. 3.2 Modelo de comportamento O Modelo de comportamento da aplicação Web deseja capturar dois aspectos: navegação entre paginas e dependências de estado na interação entre objetos. Delamaro [Delamaro 2007 paginas 214 e 215] descreve que o modelo de diagrama de navegação de pagina (Page Navigation Diagram PND) representa o comportamento de navegação de paginas Web. Delamaro afirma que esse diagrama é similar a uma maquina de estados finitos, no qual cada estado representa uma pagina cliente e cada transição entre os estados representa uma ligação. A figura 1 apresenta um exemplo de PND. Nessa figura a Página B e a página C são geradas pela mesma página servidora, de uma mesma ligação. A página que será visualizada depende da satisfação da condição especificada entre colchetes na transição.

5 Figura 1 Exemplo de PND Delamaro apresenta também o diagrama de estado do objeto (Object state Diagram OSD) que representa o comportamento dependente do estado de um objeto. Este diagrama é obtido da especificação dos requisitos ou da implementação da aplicação Web. O comportamento dependente da interação entre os objetos é descrito pelo diagrama composto de estados dos objetos (Composite OSDs COSD). Um exemplo de COSD é dado na figura 2, na qual são apresentados os OSDs de objetos que interagem entre si na aplicação que busca informações do acervo de uma biblioteca. Esses objetos são: a página cliente, a página servidora e o componente. De acordo co a figura 2, a pagina cliente pode aceitar, reinicializar ou realizar a operação requerida e retornar os resultados e, por fim, gera uma página de resposta.

6 Figura 2 Exemplo de COSD 3.3 Teste baseado em modelos de especificação O entendimento de qualquer tipo de sistema de software pode ser auxiliado pelo uso de modelos de representação. Em se tratando de aplicações Web, Conallen [Conallen 1999] propõe uma extensão da UML (Unified Modelling Language), na qual páginas Web são mapeadas uma a uma para componentes UML. Ricca e Tonella [Ricca 2001] descrevem uma aplicação Web genérica por meio de um metamodelo de UML que é instanciado para representar uma determinada aplicação Web. O metamodelo é apresentado na Figura 3 e é composto das seguintes classes: Pagina Web contém informações visualizadas pelo usuário, ligações para outras paginas, formulários e frames, Página Estática página Web co conteúdo fixo, Página Dinâmica página Web co conteúdo dependente do processamento realizado no servidor e de informações providenciadas pelo usuário, Frame região na página Web, cuja navegação pode ser independente,

7 Página no Frame carregamento de uma página em um frame diferente, ativado por uma ligação da página anterior, Formulário conjunto de variáveis de entrada, fornecidas pelo usuário par gerar uma página dinâmica, Ramo Condicional condição que provoca alterações na página Web quando satisfeita, por meio de valores de entrada. Figura 3 Metamodelo para uma aplicação Web genérica [Ricca 2001] Ricca e Tonnela propuseram duas abordagens de teste baseados no modelo: a estática, que analisa caminhos de navegação ou fluxo de informações fornecidas pelo usuário, e a dinâmica, que avalia a aplicação por meio da execução de casos de teste. A realização do teste estático permite a identificação de defeitos relacionados a: Páginas inalcançáveis páginas disponíveis no servidor que não são alcançadas a partir da página inicial, Páginas fantasmas páginas associadas a ligações pendentes, ou seja, que indicam páginas inexistentes, também chamados de links quebrados, Frames alcançados frames nos quais páginas podem ser carregadas, Páginas cruzadas- páginas alcançadas somente percorrendo um conjunto de outras páginas, chamadas de dominadoras. Estas páginas são percorridas porque possuem informações importantes de navegação. Caminho mais curto número mínimo de páginas que precisam ser visitadas para ser alcançada a página desejada. Já o teste dinâmico, permite a revelação de defeitos relacionados aos fluxos de controle e de dados entre as páginas da aplicação Web. O caso de teste é composto por uma seqüência de páginas da aplicação associadas aos dados de entrada. A seqüência de páginas é gerada por meio d computação de expressão de caminho, representação algébrica dos caminhos de um grafo. Os dados de entrada são determinados pelo testador por meio de técnicas de teste funcional, por exemplo, análise de valor limites. Nesse caso, o teste envolve somente páginas que coletam informações do usuário, processam dados ou mostram resultados [Ricca 2001] Ricca e Tonnela [Ricca 2001] propõem os seguintes critérios de teste estrutural aplicados a programas tradicionais, que são estendidos aos testes de aplicações Web:

8 Teste de página (Page testing) cada página na aplicação deve ser visitada pelo menos uma vez em algum caso de teste, Teste de ligação (hiperlink testing) cada ligação de cada página na aplicação dê ser percorrida pelo menos uma vez, Teste de Definição-Uso (definition-use testing) todos os caminhos de navegação que exercitam cada associação definição-uso devem ser exercitados, Teste de todos - usos (all-uses testing) pelo menos um caminho de navegação que exercita cada associação definição-uso deve ser exercitado, Teste de todos - caminhos (all-paths testing) cada caminho na aplicação deve ser percorrido pelo menos uma vez em algum caso de teste. 3.4 Teste baseado em defeitos A fazer 4. Aspectos práticos e operacionais De acordo com os requisitos identificados, os seguintes aspectos práticos e operacionais podem ser sugeridos: - Podemos utilizar a UML como ferramenta de auxilio, conforme proposto por Conallen [Conallen 1999], - Páginas Web precisam de testes dinâmicos e estáticos, pois cada um encontra tipos diferentes de defeitos, - Este catálogo cobre apenas parte do que seria essencial nos testes de aplicações web, trabalhos futuros podem complementá-lo com outros métodos e requisitos de teste 5. Conclusão As aplicações Web tornaram-se indispensáveis e também complexas. Por causa disso, introduzir abordagens e ferramentas de testes para essas aplicações é essencial. Dado a importância do teste de aplicações Web, as informações contidas neste trabalho tornam-se fundamentais, pois significa um ponto de partida para aumentar a qualidade dessas aplicações e torná-las mais confiáveis, alem de facilitar a atividade de teste, reduzindo seu custo. Entretanto, ainda existem muitas questões não abordadas que podem ser exploradas em trabalhos futuros. Referências Pedro Santos Neto, Rodolfo Resende, Clarindo Pádua (2007) Requirements for information Systems model-based testing. Proceedings of the 2007 ACM symposium on applied computing Hung Q. Nguyen Testing applications on the web-test planning for internet based systems. John Wiley & Sons, Inc. James W. Newkirk, Alexei A. Vorontsov Test driven development in Microsoft.net. Microsoft Press

9 Kung, D.C.; Chien-Hung Liu; Pei Hsia An object-oriented web test model for testing Web applications. IEEE Quality Software, Proceedings. First Asia-Pacific Conference on Volume, Issue, 2000 Page(s): Liu Chien-Hung, Kung, D.C, Hsia P. e Hsu C.T. (2000) Structural testing of web applications, in: XI International Symposium on Software Reliability Engineering, IEEE Press. Conallen J. (1999) Modeling web applications architectures with UML. Communications of the ACM, 42(10): Conallen J. (2002) Building Web applications with UML. Addison-Wesley, Boston, MA, EUA, 2. Ed., pagina 26 Offutt A. J. (2002) Quality attributes of web software applications, IEEE Software, 19(2):25-32 Delamaro, Márcio E. Maldonado, Carlos J. e Jino, Mario. (2007) Introdução ao Teste de Software. Rio de Janeiro: Campus, pagina 209 Wu Y. Offutt A. J. (2002) Modeling and testing web-based applications. Relatório técnico ISE- TR-02-08, George Mason University, Fairfax, VA, EUA, Disponível em Di Lucca, Giuseppe A. Fasolino, Anna Rita. Testing Web-based applications: The state of the art and future trends. Italia, 2006 Obtido em: Acesso em 25 mai SEI - Software Engineering Institute. Obtido em: Acesso em: 31 jul Paulk, M.C. (1993) Capability maturity model for software, version 1.1. Relatório Técnico 93- TR-24, CMU/SEI. Ricca F. e Tonella P. (2001) Analysis and testing of web applications in: XXIII International Conference on Software Engineering ICSE 01, p25-34, Washington, DC, EUA. IEEE Computer Society.