软件工程（一）：黑盒测试与白盒测试

黑盒测试（Black Box Testing）

定义

黑盒测试是指不关心程序内部实现细节，只关注输入和输出的测试方法。把被测软件当作一个“黑盒子”，只依据功能说明书或需求文档来编写测试用例，验证功能是否正确。

特点

• 不需要了解代码结构或内部逻辑。
• 主要测试软件的功能性（即做了应该做的事）。
• 典型方法包括：
  • 等价类划分
    • 把输入数据划分为有效/无效的几组，每组只取一个代表值进行测试。
    • 目的是减少测试数量，但又能有效覆盖可能的输入。
  • 边界值分析
    • 重点测试输入值在边界附近的情况（比如最小值、最大值、临界点）。
    • 因为程序往往在边界容易出错。
  • 错误推测
    • 基于经验猜测程序最可能出错的地方进行测试。
  • 因果图分析
    • 把各种输入条件与输出之间的关系用图形表示，并基于图生成测试用例。
  • 状态迁移测试
    • 测试系统在不同状态间切换的正确性，比如自动售货机状态。
• 适合发现：
  • 功能错误
  • 界面错误
  • 性能问题
  • 数据处理错误

例子

比如测试一个登录功能，只测试各种账号密码组合是否能成功或失败，而不管后端是怎么校验密码的。

白盒测试（White Box Testing）

定义

白盒测试是指了解程序内部逻辑结构，基于源代码来设计测试用例的方法。测试者可以看到程序的源代码，验证各个路径、分支、条件是否按照设计正确执行。

特点

• 需要了解代码实现和控制流程。
• 主要测试软件的内部逻辑正确性。
• 典型方法包括：
  • 语句覆盖
    • 保证程序中的每一条语句至少被执行一次。
  • 分支覆盖
    • 保证程序中的每一个if、for、while等分支都至少被走过一次。
  • 条件覆盖
    • 保证每一个判断条件的真假情况都至少出现一次。
  • 路径覆盖
    • 尝试覆盖所有可能的执行路径，难度较高但覆盖更全面。
  • 循环测试
    • 针对for、while等循环结构，分别测试循环0次、1次、N次（特别是N很大）情况。
• 适合发现：
  • 逻辑错误
  • 边界条件处理不当
  • 程序异常处理错误
  • 安全漏洞

例子

比如检查一个登录程序，测试者会跟踪代码中密码校验的分支是否都走过，比如密码为空、密码正确、密码错误等情况是否都被正确处理。

灰盒测试（Gray Box Testing）

定义

灰盒测试结合了黑盒和白盒测试的优点。
测试人员部分了解内部逻辑，在此基础上设计更有效的测试用例，但不需要像白盒那样彻底深入代码细节。

特点

• 了解部分代码实现、数据库结构、API接口等信息。
• 既从外部测试功能，又能针对潜在内部风险设计测试用例。
• 适合复杂系统，如分布式系统、大型Web服务。

例子

• 测试一个Web应用，既检查前端界面输入，也通过了解后端数据库结构编写针对性的测试用例。

什么时候用黑盒、白盒、灰盒？

场景	推荐的测试方法
新功能验证、系统集成测试	黑盒测试
单元测试（模块内部细粒度测试）	白盒测试
安全测试、接口测试、性能测试	灰盒测试
黑盒覆盖不了的复杂逻辑分支	白盒测试补充
面向最终用户的系统验收测试	黑盒测试为主