软件测试技术实验 3 和 4 遇到的一些问题和解决方案

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最近写《软件测试技术》实验 3 和实验 4 时，遇到了一些工具上的问题，并尝试了一些解决方案，记录一下。

实验 3：MuJava

MuJava 是一个变异测试的工具，可以生成变异体并运行，最终可以得到变异测试的结果。

变异测试是衡量测试充分性的有效方法，其思想就是模拟程序编写中可能会出现的错误，得到一系列和源程序不同的“变异体”，用来“测试”你的测试程序是否能测出来这些“变异”。你的测试程序杀死（使变异体的运行结果不同于源程序）的变异体越多，测试越充分。

0x00 安装 MuJava

  1. 直接到 官网 下载 mujava.jar。

  2. 为了后续实验进行，还需要下载 junit.jar（编写测试程序）、openjava.jar。

  3. 保存三个 jar 包到固定路径，编辑 ~/.bash_profile 引入环境：

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    export JAVA_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_281.jdk/Contents/Home
    export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
    export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:/path/to/openjava.jar:/path/to/junit.jar:/path/to/mujava.jar

    （适用于 macOS，Windows 略有不同）

  4. 保存并运行 source ~/.bash_profile。

  5. 为了使用 MuJava，需要创建需要的目录结构：

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    |--\classes\
    |--mujava.config
    |--\result\
    |--\src\
    |--\testset\

0x01 生成变异体

  1. 将源文件移至 \src\ 目录。
  2. javac 编译源文件，得到 classes 文件，移至 \classes\ 目录。
  3. 运行 java mujava.gui.GenMutantsMain，进入图形化设置界面，勾选需要生成变异体的文件和需要的变异算子，点击 Generate 即可生成（保存在 result 目录）。

若此处出现问题，请检查 0x00 第 3 步中路径是否包含空格。即使使用 \ 转译也可能存在问题，建议用 - 或 _ 代替空格。

0x02 生成测试集

使用 JUnit 编写即可，比较简单，得到 xxxTest.java。

0x03 运行变异测试

  1. javac 编译测试文件，得到 classes 文件，移至 \testset\ 目录。
  2. 运行 java mujava.gui.RunTestMain > TestResult.log，将变异测试日志输出至文件保存。

若此处出现问题，请检查 0x00 第 3 步中是否引入了 $JAVA_HOME/lib/tools.jar 和 $JAVA_HOME/lib/dt.jar。

变异测试完成，后续可以进一步分析测试代码和变异体，做进一步改进。

实验 4：Major

Major 和 Mujava 功能相近，也是变异测试的工具。

0x00 安装 Major

  1. 直接到 官网 下载 Major v1.3.5，解压为 major 目录，存放到固定路径。

  2. 配置环境变量：

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    export PATH=/path/to/major/bin:$PATH:$JAVA_HOME/bin

    保存并运行 source ~/.bash_profile。

  3. 验证是否配置成功：

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    ❯ javac -version
    javac 1.7.0-Major-v1.3.5
    ❯ ant -version
    Apache Ant(TM) version 1.8.4-Major-v1.3.5 compiled on July 18 2019

如果验证时得到的输出和上述不同，特别是 javac -version 输出结果不包含 Major-v1.3.5，建议检查第 2 步引入环境变量的顺序，应将 major/bin 目录放在最前面。

0x01 配置文件

  1. Major 使用 ant 运行变异测试，并在 major/example/ 目录下给出运行模板。所以我们需要依此建立目录结构：

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    |--\src\
    |--\test\
    |--build.xml
    |--run.sh

  2. 将源文件移至 src 目录，将 JUnit 测试文件移至 test 目录。

请确保代码文件的 package 和目录结构对应，参照给出的运行模板。

build.xml 和 run.sh 是 Major 运行的重要文件，前者是配置文件、后者是运行脚本。由于运行目录不同，所以在运行前我们需要在 example 的基础上，根据自己的实际情况对两个文件做一些修改。

build.xml

  1. 可以在第一行修改自己的项目名称：

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    <project name="YourProjectName" default="compile" basedir=".">

  2. 修改 /javac/ 文件的路径：

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    <property name="major" value="/your/path/to/major/bin/javac"/>

    它上面两行一般不需要改动。

run.sh

  1. 修改 /major/ 目录的路径：

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    MAJOR_HOME="/your/path/to/major"

  2. 如果没有编写 MML 脚本（一般情况下不需要自己编写），修改 ant 运行的参数：

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    $MAJOR_HOME/bin/ant -DmutOp=":ALL" clean compile

    直接指定为 ALL 对应全部变异算子，若此处不修改可能会导致后续生成变异体数量为 0。

0x02 运行变异测试

运行 ./run.sh，得到类似下方的输出则成功：

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...
mutation.test:
     [echo] Running mutation analysis ...
    [junit] MAJOR: Mutation analysis enabled
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Run 1 ordered test to verify independence
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Preprocessing time: xxx seconds
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Mutants generated: xxx
    [junit] MAJOR: Mutants covered:   xxx (xx.xx%)
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Export test map to testMap.csv
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Run mutation analysis with 1 individual test
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: 1/1 - UpgradedTriangleTest (xxms / xxx):
    [junit] MAJOR: xxx (xxx / xxx / xxx) -> AVG-RTPM: xms
    [junit] MAJOR: Mutants killed / live: xxx (xxx-x-x) / xx
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Summary:
    [junit] MAJOR:
    [junit] MAJOR: Analysis time:  x.x seconds
    [junit] MAJOR: Mutation score: xx.xx% (xx.xx%)
    [junit] MAJOR: Mutants killed / live: xxx (xxx-x-x) / xx
    [junit] MAJOR: Mutant executions: xxx
    [junit] MAJOR: ------------------------------------------------------------
    [junit] MAJOR: Export summary of results to summary.csv
    [junit] MAJOR: Export run-time results to results.csv
    [junit] MAJOR: Export mutant kill details to killed.csv

BUILD SUCCESSFUL
Total time: x second

和 MuJava 类似，后续可以进一步分析测试代码和变异体，做进一步改进。

如果 Mutants covered 未达到 100%，请移除源程序的 main 方法。

0x03 其他问题

如有其他问题，强烈建议阅读 官方文档，十分详细。