介面測試用例設計
導語
隨著測試分析和分層測試的深化，「介面測試」出現在我們視野的頻次越來越高。那麼介面測的用例設計常用哪些方法呢？本文將詳細描述。
1 介面測試
1.1 介面測試
介面：主要是子模塊或者子系統間交互並相互作用的部分。
這裡說的介面是廣義的，客戶端與後台服務間的協議；插件間通信的介面；模塊間的介面；再小到一個類提供的方法；都可以理解為介面。
介面測試：是指針對模塊或系統間介面進行的測試。
1.2 介面測試發現的典型問題
介面測試經常遇到的bug和問題，如下：
（1）傳入參數處理不當，導致程序crash；
（2）類型溢出，導致數據讀出和寫入不一致；
（3）因對象許可權未進行校驗，可以訪問其他用戶敏感信息；
（4）狀態處理不當，導致邏輯出現錯亂；
（5）邏輯校驗不完善，可利用漏洞獲取非正當利益等。
2 介面測試用例設計
上圖為一個典型的介面。一個介面通常是有輸入輸出的，輸入就是我們常見的入參，輸出有時有，有時沒有。調用相關介面，介面會執行相關處理邏輯。
介面測試的用例設計，主要從輸入和介面處理兩方面考慮：
1）針對輸入，可按照參數類型進行設計；
2）針對介面處理，可按照邏輯進行用例設計；
3）針對輸出，可根據結果進行分析設計。
2.1 針對輸入設計
對於介面來說，輸入就是入參。常見參數類型有:
（1）數值型(int,long,float,double等）
（2）字元串類型
（3）數組或鏈表
（4）結構體
結構體(struct)是一些元素的結合，元素實際也是數值型，字元串型，數組或鏈表。
下面詳細說明數值型、字元串型、數組或鏈表三種參數類型用例設計。
2.1.1 數值型
數值型的參數主要考慮以下幾個方面設計：
如果參數規定了值的範圍，則需要考慮等價類取值範圍內、取值範圍外，取值的邊界，如有需要，可能會遍歷取值範圍內的各個值。
例如檢查許可權的介面：TaskChecker.checkTask(int taskID) taskID的取值範圍是1-35，那麼設計時考慮：
常見問題和風險：
2.1.2 字元串型
字元串型的參數，主要考慮字元串的長度和內容：
例如介面轉換設置鬧鐘的介面DateUtil.getDayOfDDHH(String ddhh)，用例可以考慮：
可能出現的問題和風險：
2.1.3 數組或鏈表類型
參數類型為數組或鏈表時，用例可以考慮：
例如批量提交任務的介面submitTask(int[] taskID)，參數用例設計考慮：
可能存在的問題和風險：
2.2 針對邏輯設計
介面需要進行一些邏輯處理的，那麼按邏輯設計用例可以從以下幾個角度分析。
2.2.1 約束條件分析
（1）數值限制：分數限制、金幣限制、等級限制等等。
例如：兌換Q幣活動要求積分>50才可參與。
（2）狀態限制：登錄狀態等。
例如：同步用戶信息需要先登錄賬號。
（3）關係限制：綁定的關係，好友關係等。
例如：幫家人防騙功能只能查詢綁定家人的來電信息。
（4）許可權限制：管理員等。
約束條件的測試在功能測試中經常遇到，在介面測試中更為重要。它的意義在於：用戶進行操作時，在該操作的前端可以已經進行了約束條件的限制，故用戶無法直接觸發請求該介面。但是實際上，如果有其他手段：例如UI有bug或者通過技術手段直接調用介面，那麼介面是否針對這些條件進行了限制就尤為重要。
例如常見的例子：要兌換5Q幣需要200積分，但是我積分不足，所以兌換按鈕是灰色無法點擊的狀態：
正常用戶是無法操作的，但是兌換其實是調後台的一個介面，如果繞過頁面按鈕的限制，直接調用後台介面兌換呢？是否可以兌換？預期當然是不能兌換的。因此積分這個數值限制就需要針對介面進行測試，並且非常重要。
其他約束條件類似：
常見的問題和風險：
2.2.2 操作對象分析
操作通常是針對對象的，例如用戶綁定電話號碼，電話號碼就是操作對象，而這個電話號碼的話費、流量也是對象。
對象分析主要是針對合法和不合法對象進行操作。例如下述用例子:
後台的邏輯處理，如果一個電話已經被綁定過，從後台的角度是可以查詢到該電話的話費和流量的。但是在用戶側，應該是A綁定了的電話，才能讓A查詢到該電話的話費。故類似對象的測試也必不可少。
常見的問題和風險：
2.2.3 狀態轉換分析
被測邏輯可以抽象成狀態機，各個狀態之間根據功能邏輯從一個狀態切換到另一個狀態。如果我們打亂了這個次序，從一個狀態切換到另一個不在它下一狀態集中的狀態，那麼邏輯將會打亂，就會出現邏輯問題。
如上圖所示，從某狀態改變到新的狀態，依賴於轉換介面。而對於某轉換介面，其輸入狀態是確定的，比如Fun23, 這個函數只能把狀態2轉換為狀態3，而不能把狀態1轉換為狀態3。那麼測試點就可以是：
（1）狀態為狀態2，調用介面Fun23（），狀態切換到狀態23；
（2） 狀態為1,3等，調用介面Fun23（），狀態不能切換。
例如在做任務的時候，任務有三種狀態：未領取，已領取未提交，已完成三種狀態。
那麼可以這樣設計：
（1）正常的狀態切換：未領取狀態，領取任務後變為已領取狀態；已領取滿足任務條件提交後，變成已完成狀態；完成後可以再次領取任務。
（2） 非正常的狀態切換：未領取任務滿足任務條件直接提交任務；已領取時再次領取任務等等。
常見的問題和風險：
可通過特殊手段達到原本不能的狀態，從而謀取利益。
2.2.4 時序分析
在一些複雜的活動中，一個活動是由一系列動作按照指定順序進行的，這些動作形成一個動作流，只有按照這個順序依次執行，才能得到預期結果。
在正常的流程里，這些動作是根據程序調用依次進行的，並不會打亂，在介面測試時，需要考慮如果不安裝時序執行，是否會出現問題。
例如，客戶端數據同步是由客戶端觸發進行的，期間的同步用戶無法干預。功能測試的時候可見的就是是否能正常進行同步，而進一步分析，同步流程實際涉及了一組動作：
從時序圖可以看出，後台有3個介面：登陸獲取用戶ID，上報本地數據，上報本地衝突。三個介面需要依次調用執行，才能完成同步。那麼在介面測試就可以考慮打亂上述介面的執行順序去執行，會有怎樣的結果，是否會出現異常。例如：獲取用戶ID後不上報本地數據而直接上報本地衝突。
常見的問題和風險：
2.3 針對輸出設計
針對輸出設計其實是針對介面返回的結果進行分析。
2.3.1 針對輸出結果
介面處理正確的結果可能只有一個，但是錯誤異常返回結果有很多情況很多值。如果知道返回結果有很多種，就可以針對不同結果設計用例。例如提交積分任務的時候我們通常能想到的是返回正確和錯誤，錯誤可能想到：無效任務，無效登錄態，但是不一定能否完全覆蓋所有錯誤碼，而介面返回定義的返回碼可以設計更多用例：
覆蓋返回碼也是用例設計的一種思路。
常見問題和風險：
（1）錯誤前端處理不足，導致前端異常；
（2）錯誤提示處理不當，導致用戶看到晦澀的錯誤碼；
（3）錯誤提示不當，導致用戶不知道哪裡出了問題，如何解決。
2.3.2 介面超時
介面正常情況下是有返回的，那麼如果介面不返回呢？也就是說介面超時後的處理也是測試需要考慮的部分。如果超時處理不當，可能會引起以下問題：
（1）未進行超時處理，導致整個流程阻塞
（2）超時後又收到介面返回，導致邏輯出現錯亂
2.4 其他測試設計
2.4.1 已廢棄介面測試
已廢棄協議，是指之前有定義，但是因為需求變更或其他原因，目前版本不用。這些介面雖然不再使用，但有可能代碼並沒有及時刪除。如果利用技術手段調用這些介面，可能獲取額外利益。
例如，任務之前有個清理任務，在一個版本需求里將清理任務替換為下載任務。在新版本客戶端已不再調用完成清理任務的介面；但是如果該介面未關閉，用戶就可以繼續請求submitTask(int taskID)介面完成清理任務獲得積分。
因此新版本在考慮兼容舊版本的同時，還應做好相關廢棄介面的檢查，避免用戶獲得額外利益。
2.4.2 介面設計合理性分析
介面定義是否合理可以從以下幾個方面分析：
（1）介面欄位是否冗餘；
（2）介面是否冗餘；
（3）介面是否返回了調用方期望得到的信息；
（4）介面定義是否可滿足所有調用需求；
（5）介面定義調用是否方便。
2.5 一個完整的例子
下面舉一個完整例子，通過上述方法來分析如何對介面進行用例設計。
某模塊提供了一個介面給其他模塊，用戶請求任務，介面定義如下：
2.5.1 針對輸入設計
dialogDetailText（dialogButtonText類似）
長度
1）正常：請安裝提示進行操作；
2）邊界：一個字：請；長度非常長：無懸浮窗許可權，可能影響XX功能無法使用，請開始懸浮窗許可權，以便獲得更好的用戶體驗；甚至更長；
3）特殊：空字元串。
內容
1）特定類型：中文，英文，數字等；
2）特殊字元：/n/r/t ,.>
3）敏感字元：非用戶設置，不涉及。
taskID（requestType類似）
等價類
取值範圍內：1,5,10等；
取值範圍外：0，99。
邊界法
取值範圍邊界：0,1,38,39,40
特殊值：0,-1等。
遍曆法：1,2,3,4,5…38,39對應每種不同ID。
2.5.2 針對邏輯設計
（1）約束條件分析
去引導某功能需要：未完成過任務，任務有任務數據。
那麼用例可以是：以下情況下調requestTask：
1）未使用過有任務數據時；
2）未使用無任務數據時；
3）使用過有任務數據時；
4）使用過無任務數據時。
如果有其他約束條件類似設計。
（2）操作對象分析
調用請求介面後，會顯根據任務數據，引導對應的任務。任務數據，任務操作方式，任務功能都可以是對象。
1）任務數據
2）操作方式
方式：安裝，下載，打開等等 。
3）任務功能
功能：用戶操作了該功能，未正常操作該功能；什麼都不操作；完成一個任務功能；完成多個任務功能；任務功能使用順序等等。
對象：還需要關注，會不會操作到不合法的對象，例如任務數據和功能不對應等問題。
（3）狀態轉換分析
功能是有4個狀態的：完成，未完成，未知。狀態圖如下：這裡是產品里涉及的狀態轉換：
針對該狀態：
1）正常狀態轉換：未完成狀態請求並完成任務後是否可變成完成狀態；未完成狀態請求但不完成，還是未完成狀態。
2）走不到的狀態路徑：未知和完成狀態請求任務，不能進行進行該任務。
2.4 時序分析
從時序的角度分析，調用請求介面前需要以下2步動作：
1）拉取任務數據；
2）判斷任務狀態。
從時序得到的用例有：
針對處理邏輯的設計中，可能使用某一種或某幾種方式就可以將用例覆蓋前，故實際使用中，可能不會全部使用，只要找到最合適的方式覆蓋用例即可。
2.5.3 針對輸出分析
請求任務介面返回的數據是任務完成結果，即返回完成，未完成兩種狀態（未知都作為完成返回）。
從結果可以考慮遍歷：
1）未完成
2）完成
3）完成-未知
從介面處理時間分析，考慮：請求後快速返回，很長時間才返回，甚至不返回結果的情況。
3 小結
介面用例設計方法中，針對輸入、輸出的設計是通用的，介面設計時都可用到。對於介面邏輯的設計可能會應用比較適合的一種或幾種方法，在介面用例設計時，需要選取最合適的方法去覆蓋被測邏輯。
介面測試和傳統功能測試區別和聯繫是怎樣？歡迎說說你的想法。
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