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문제 정의
- 그리고 각 기법들의 특성과 커버리지를 통해 확장 사용 사례 기반 기법과 OCL 기반 기법의 조합을 통한 효율적인 테스트 방안도 고려해 보았다. 이와 같이 다양한 기법들에 대한 연구 결과가 풍부하게 잘 정립된다면 테스트 업무를 계획하고 수행하는데 많은 도움이 될 것이 다.
제안 방법
- 1, 6)의 시나리오를 대상으로 멤버 변수와 메소드를 추출하고 ATM 시스템에서 차지하는 이들의 비율을 구했다. ATM 시스템에서 시나리오를 따라 진행되는 프로그램을 대상으로 사용되는 모든 변수와 메소드를 테스트 자통화 도구를 사용하지 않고 수동으로 찾았다. 그리고 각 테스트 기법에서 추출된 테스트 케이스의 테스트 데이타가 되는 멤버 변수와 메소드들의 개수를 계산했다.
- 또한 실험 대상 시스템도 객체지향 언어인 자바(Java)로 구현된 시스템을 선택하였다. 객체지향 관점에서 시스템을 모델링하는 UML과 관련 있는 테스트 기법으로 사 용사례와 협력도, 확장된 사용사례, 상태도가 적용된 Object-Z 테스트 기법과 UML에서의 제약사항을 위해 고안된 OCL을 이용한 기법을 비교하였다. 객체지향 기법을 적용한 시스템 분석 및 설계에서는 UML을 사용하는 것이 보편화되었다.
- ATM 시스템에서 시나리오를 따라 진행되는 프로그램을 대상으로 사용되는 모든 변수와 메소드를 테스트 자통화 도구를 사용하지 않고 수동으로 찾았다. 그리고 각 테스트 기법에서 추출된 테스트 케이스의 테스트 데이타가 되는 멤버 변수와 메소드들의 개수를 계산했다. 그리고 테스트 데이타의 전체에 대한 각 테스트 케이스의 멤버 변수와 메소드의 비율을 계산하였다.
- 따라서 시나리오가 진행되는 동안 소스 코드 내에서 호출되는 변와 멤버 함수들을 구한다. 그리고 구해진 변수와 멤버 함수를 이용하여 액터의 입력 이벤트와, 예측된 출력 이벤트를 기초로 테스트 케이스를 추출한다.
- 먼저 테스트 될 기능의 도메인을 분할하고 OCL로 표현한다. 그리고 도메인 안에 있는 클래스들 간의 관계를 파악하고 이들의 속성, 초기값 등을 분할한다. 이렇게 분할된 각 요소들을 테이블로 표현한 후 진위값을 부여하여 테스트 케이스를 추출한다.
- 그리고 상태도에서 추출 가능 경로를 구하고 이 경로를 토대로 시나리오를 작성하여 입, 출력 값을 정의함으로써 테스트 케이스를 추출한다. Object-Z는 상태기반 명세가 가능하고 구현된 소프트웨어가 가져야 할 기능적인 정보를 즡卜 나타낼 수가 있기 때문에 블랙 박스의 기능 테스트의 예측 결과를 찾아내기가 쉽다.
- 그리고 각 테스트 기법에서 추출된 테스트 케이스의 테스트 데이타가 되는 멤버 변수와 메소드들의 개수를 계산했다. 그리고 테스트 데이타의 전체에 대한 각 테스트 케이스의 멤버 변수와 메소드의 비율을 계산하였다. 테스트 케이스에서 쓰인 멤버 변수와 메소드를 가려내고 계산한 내용은 부록에 추가하였다.
- 이러한 테스트 방법들 중에 사용 사례 기반의 기법과 OCL 둥 다섯 개의 테스트 방법 기법을 ATM 과 수강신청 시스템에 적용하여 실험하였다. 그리고 테스트 케이스 추출과정에서의 테스트 기법의 특성과 추출된 테스트 케이스의 범위를 비교하였다. 그 결과 테스트 케이스를 추출하는 접근 방법이 기능 중심의 테스트인지 아니면 상태 변환 중심의 테스트인지의 관점에 따라 커버리지의 차이점을 잘 보여주고 있다.
- 다음으로 관련된 클래스를 모두 OCL로 명세하고 ATM 시스템의 상태를 나타내는 state 변수를 각 클래스의 작용에 맞도록 분할한다. 그리고 각 분할된 조건이 True 또는 False가 되도록 결과 값을 정의한다.
- 왜냐하면 문장 커버리지나 분기분 커버리지 등을 시험하기 위해서는 테스트케이스가 문장 중심이거나 분기문 중심으로 작성되어야 하지만 본 논문에서는 비교하고자 하는 테스트 기법들의 테스트케이스 기술 형식이나 목적이 각기 다름으로 인해 비교 기준의 일치성 확보가 어렵기 때문이다. 따라서 비교 기준을 동일하게 적용하기 위해 메소드와 변수들의 시험 여부를 비교하는 방법을 채택하였다. 테스트 기법 적용 실험으로는 UML의 사용사례와 협업도 그리고 Object-Z를 이용한 방법과 OCL, 마지막으로 사용사례를 확장하고 응용한 방법을 이용하여 각각을 ATM 시스템과 수강신청 시스템 테스트에 적용하였다.
- Object-Z는 객체의 정적인 상태만을 나타낸다. 따라서 상태도를 이용하여 이벤트에 의한 객체의 상태 변화를 파악하는 것이 중요하므로 상태도를 이용하여 객체의 변화를 파악하고 테스트한다.
- 그럼에도 불구하고 객체지향 기반의 시스템을 분석, 설계하는 UML 명세서를 통해 객체지향 언어로 구현한 시스템을 테스트하는 기법들에 대한 비교 연구는 미약한 실정이다. 또한 UML 기반으로 수행되는 테스트 기법들 중 본 논문에서 비교 대상으로 선정한 5가지의 테스트 기법들은 각각의 테스트 방법만 소개하면서 해당 방법에 대한 시스템의 특성을 고려하여 효율적인 테스트를 할 수 있는 방법만 소개했다.
- 또한 기능과 연관 있는 멤버 클래스와 매개변수를 추출하고 사용사례로부터 시나리오를 추출한다. 마지막으로 추출된 클래스와 매개변수를 시나리오와 매핑하여 이들로부터 구할 수 있는 경로 즉, MM-Path(Method/ Message Path)를 구한 다음 경로(Path)를 이용하여 이벤트 입출력 자료를 중심으로 테스트 케이스를 추출하게 된다.
- 테스트 기법 적용 실험으로는 UML의 사용사례와 협업도 그리고 Object-Z를 이용한 방법과 OCL, 마지막으로 사용사례를 확장하고 응용한 방법을 이용하여 각각을 ATM 시스템과 수강신청 시스템 테스트에 적용하였다. 또한 다섯 가지 테스트 기법의 커버리지를 파악하고 서로 상충되는 시스템 테스트 영역에 대해 가장 효과적으로 접근할 수 있는 테스트 기법의 조합을 제안하였다.
- 또한 기능과 연관 있는 멤버 클래스와 매개변수를 추출하고 사용사례로부터 시나리오를 추출한다. 마지막으로 추출된 클래스와 매개변수를 시나리오와 매핑하여 이들로부터 구할 수 있는 경로 즉, MM-Path(Method/ Message Path)를 구한 다음 경로(Path)를 이용하여 이벤트 입출력 자료를 중심으로 테스트 케이스를 추출하게 된다. 여기서 MM-Path는 메시지에 의해 연결된 연속된 메소드의 실행을 말한다.
- 본 논문에서는 비교 기준에 동일한 기준을 적용하기 위해 그림 9의 상태 변환 다이어그램에서 생성할 수 있는 (1, 2, 3, 4, 5.1, 6)의 시나리오를 대상으로 멤버 변수와 메소드를 추출하고 ATM 시스템에서 차지하는 이들의 비율을 구했다. ATM 시스템에서 시나리오를 따라 진행되는 프로그램을 대상으로 사용되는 모든 변수와 메소드를 테스트 자통화 도구를 사용하지 않고 수동으로 찾았다.
- 전통적 개발 방법에서 객체지향 개발 방법으로 소프트웨어 개발의 패러다임이 변화되었고 이로 인해 현업에서는 대부분 시스템 개발 구현의 언어로 객체지향 언어를 사용한다. 본 연구에서도 객체지향 방법과 밀접한 관계가 있는 테스트 기법들을 선택하여 실험하였다. 또한 실험 대상 시스템도 객체지향 언어인 자바(Java)로 구현된 시스템을 선택하였다.
- 따라서 테스트를 수행하기 전에 각 기법의 특징들을 파악하는 일은 중요하다. 본 장에서는 ATM과 수강신청 시스템을 대상으로 테스트 케이스를 추출하면서 파악된 테스트 기법들에 대한 특징들을 정리였다.
- 사용사례를 이용하여 시스템의 기능을 명세하고 이를 바탕으로 사건 흐름을 정리한다. 자연어로 정리된 사건 흐름을 그래프로 재정의하면서 발생 가능한 일련의 시나리오를 작성한다, 마지막으로 테스트하고자 하는 시나리오에 대해 예외사항들을 추가하여 테스트 케이스를 추출한다.
- 테스트 기법의 효율성을 판단하기 위해서는 테스트 케이스의 커버리지의 비교가 객관적인 판단 기준이 된다. 이러한 관점에서 실험 대상으로 사용한 5개의 테스트 기법에 대한 테스트 케이스의 커버리지를 비교하였다.
- 선조건과 후조건에 관한 표현 방식은 오퍼레이션 이름과 제한자 컨텍스트(Constraint Context)를 사용하여 표현한다. 이러한 선조건과 후조건 그리고 제한적 요소를 표현하는 의미적 내용을 통해 테스트 케이스를 추출한다.
- 이러한 이유로 인해 본 논문에서는 객체지향 언어로 구현된 동일한 시스템에 대해 서로 다른 요구명세로부터 테스트 케이스를 추출하는 기법들을 적용하고 그 결과의 차이점을 분석하였다. 차이점을 비교하는 기준으로는 위에서 언급한 문장 커버리지나 분기문 커버리지 그리고 데이타 흐름에 대한 커버리지가 아니라 객체가 포함하고 있는 변수와 메소드를 시험하기 위한 접근 여부로 커버리지의 비교 기준을 적용하였다.
- 고객이 ATM 객체 생성을 시작한 후 시스템이 작업을 준비하고 고객에게 제공할 기능에 따라 협력이 필요한 객체들과 메시지를 주고받는 순서들이 표현되어 있다. 이러한 협력도를 바탕으로 테스트하기 위한 기능에 대해 메소드를 파악하고 자료의 예상 입출력을 파악하여 테스트 케이스를 추출한다. 테스트 '케이스의' 최종 자료는 표 2와 같다.
- 그리고 도메인 안에 있는 클래스들 간의 관계를 파악하고 이들의 속성, 초기값 등을 분할한다. 이렇게 분할된 각 요소들을 테이블로 표현한 후 진위값을 부여하여 테스트 케이스를 추출한다.
- 학생은 수강하고 자원하는 과목을 추가, 삭제할 수 있고 지금까지 이수한 과목들을 모두 볼 수 있다. 이와 같은 수강 신청에 관한 기본적인 기능을 구현하고 있는 시스템에 대해 위에서 제시한 다섯 가지의 테스트 기법들을 실험하였다. 그림 11은 수강신청 프로n램을 구동하고 사용자가 시스템에 접속하여 수강신청을 실행하고 있는 사용자 화면이다.
- 사용사례를 이용하여 시스템의 기능을 명세하고 이를 바탕으로 사건 흐름을 정리한다. 자연어로 정리된 사건 흐름을 그래프로 재정의하면서 발생 가능한 일련의 시나리오를 작성한다, 마지막으로 테스트하고자 하는 시나리오에 대해 예외사항들을 추가하여 테스트 케이스를 추출한다. 이러한 방법은 시스템 내부의 알고리즘이나 프로그램 모듈간의 상호작용 등은 고려되지 않는다.
- 하지만 OCL의 경우는 전혀 시나리오와 관계없이 테스트 케이스를 추출한다. 즉, 특정 상태 또는 메소드나 멤버 변수 그리고 클래스 간의 관계들만으로 테스트 케이스를 추출한다. 다시 말하면 테스트 엔지니어가 테스트하고자 하는 대상과 관계를 어떻게 분할할 것인가에 따라 테스트 케이스의 양이 결정된다고 할 수 있다.
- 이러한 이유로 인해 본 논문에서는 객체지향 언어로 구현된 동일한 시스템에 대해 서로 다른 요구명세로부터 테스트 케이스를 추출하는 기법들을 적용하고 그 결과의 차이점을 분석하였다. 차이점을 비교하는 기준으로는 위에서 언급한 문장 커버리지나 분기문 커버리지 그리고 데이타 흐름에 대한 커버리지가 아니라 객체가 포함하고 있는 변수와 메소드를 시험하기 위한 접근 여부로 커버리지의 비교 기준을 적용하였다. 왜냐하면 문장 커버리지나 분기분 커버리지 등을 시험하기 위해서는 테스트케이스가 문장 중심이거나 분기문 중심으로 작성되어야 하지만 본 논문에서는 비교하고자 하는 테스트 기법들의 테스트케이스 기술 형식이나 목적이 각기 다름으로 인해 비교 기준의 일치성 확보가 어렵기 때문이다.
- 따라서 비교 기준을 동일하게 적용하기 위해 메소드와 변수들의 시험 여부를 비교하는 방법을 채택하였다. 테스트 기법 적용 실험으로는 UML의 사용사례와 협업도 그리고 Object-Z를 이용한 방법과 OCL, 마지막으로 사용사례를 확장하고 응용한 방법을 이용하여 각각을 ATM 시스템과 수강신청 시스템 테스트에 적용하였다. 또한 다섯 가지 테스트 기법의 커버리지를 파악하고 서로 상충되는 시스템 테스트 영역에 대해 가장 효과적으로 접근할 수 있는 테스트 기법의 조합을 제안하였다.
- 테스트 할 대상에 대한 요구명세서 또는 코드 명세서를 이용하여 Object-Z로 정의한 후 그림 9와 같이 시스템의 상태 변화를 표현하기 위해 상태 변이 다이어그램 (State Transition Diagram)을 작성한다. 그리고 그래프의 순서를 이용하여 시나리오를 만들고 각 시나리오를 입력 값과 예상 출력 값을 기준으로 정의한다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 사용자와 시스템간의 정보의 입력과 선택의 전달 과정이 빈번한 ATM(Automated Teller MachineX 실험 적용하였다. 고객은 두 개의 예금 계좌를 가지고 있고 고객번호와 개인 비밀번호(PIN)를 가지고 있다고 중}.
- 실험의 신뢰성을 더하기 위해 ATM 시스템보다 큰 규모의 시스템을 대상으로 각 기법을 적용하였다. 실험 대상 시스템인 수강신청 시스템은 9개의 클래스 그리고 59개의 멤버 변수와 51개의 메소드로 이루어져 있는 약 1000라인 정도이다.
- 실험의 신뢰성을 더하기 위해 ATM 시스템보다 큰 규모의 시스템을 대상으로 각 기법을 적용하였다. 실험 대상 시스템인 수강신청 시스템은 9개의 클래스 그리고 59개의 멤버 변수와 51개의 메소드로 이루어져 있는 약 1000라인 정도이다.
이론/모형
- 또한 시스템을 구현하는 과정에서 최초에 의도한대로 기능을 하고 있는지 검증하기 위해서는 요구명세서를 기반으로 하는 방법이 가장 평이하면서도 용이하다. 이러한 테스트 방법들 중에 사용 사례 기반의 기법과 OCL 둥 다섯 개의 테스트 방법 기법을 ATM 과 수강신청 시스템에 적용하여 실험하였다. 그리고 테스트 케이스 추출과정에서의 테스트 기법의 특성과 추출된 테스트 케이스의 범위를 비교하였다.
성능/효과
- 객체지향 관점에서 시스템을 모델링하는 UML과 관련 있는 테스트 기법으로 사 용사례와 협력도, 확장된 사용사례, 상태도가 적용된 Object-Z 테스트 기법과 UML에서의 제약사항을 위해 고안된 OCL을 이용한 기법을 비교하였다. 객체지향 기법을 적용한 시스템 분석 및 설계에서는 UML을 사용하는 것이 보편화되었다. 따라서 개발자가 시스템을 구현하기 위해 UML로 시스템의 요구사항과 설계서를 명세하고 구현한 후 구현된 시스템을 테스트하기 위해서는 UML로 정의된 시스템 요구 분석서와 설계 명세서를 참고할 것이다.
- 그리고 테스트 케이스 추출과정에서의 테스트 기법의 특성과 추출된 테스트 케이스의 범위를 비교하였다. 그 결과 테스트 케이스를 추출하는 접근 방법이 기능 중심의 테스트인지 아니면 상태 변환 중심의 테스트인지의 관점에 따라 커버리지의 차이점을 잘 보여주고 있다.
- 그리고 사용사례 기반 기법은 커버리지가 27%로 가장 낮게 분석되었다. 그 이유는 표 8에서도 알 수 있듯이 사용사례기법은 완전한 블랙박스 기법으로 시스템 내부와의 경계인 UKUser Interface)와 관련된 요소에만 커버리지가 미치고 있기 때문이다.
- 표 10에서 보는 바와 같이 단순사용사례 기반 테스트 41%, 협력도 기반 테스트 46%, Object-Z 기반 테스트 48%, OCL 기반 테스트 66%, 확장사용사례 기반 테스트 81%로 ATM 시스템 테스트 실험 결과와는 약간의 차이가 있지만 각 테스트 케이스가 차지하고 있는 커버 리지 범위는 단순사용사례 기반 테스트 기법에서부터 확장사용사례 기반 테스트로 가면서 더욱 더 넓어지는 것을 알 수 있다. 이러한 차이는 이미 5.
후속연구
- 특히 OCL은 약 70%가 되고 확장 사용 사례의 경우는 약 80% 정도가 된다. 따라서 만약 테스트 계획 단계에서 테스트 목적으로 넓은 커버리지를 고려해야 한다면 확장 사용 사례 또는 OCL 기반 테스트 기법을 참고할 수 있을 것이다. 그리고 소프트웨어 시스템을 효율적으로 테스트하기 위한 방법으 로는 확장 사용 사례와 OCL의 조합을 생각해 볼 수 있다.
- 그러나 OCL 기반 테스트 기법은 논리적인 흐름에 대한 검증이라기 보다는 논리적인 흐름에 참여하고 있는 멤버 변수나 메소드 또는 객체들의 관계들에 대한 테스트이다. 따라서 확장 사용사 례를 기반으로 하여 시스템의 논리적 흐름을 대표하는 시나리오 인스턴스를 블랙박스로 테스트하고 오류가 발생했을 경우에 발생 지점을 중심으로 OCL 기반 테스트 기법을 적용하면서 오류를 추적한다면 효율적인 테스트 작업이 될 것이다. 이와 같이 확장 사용사례 기반 기법 을 수행한 후 오류 발생을 확인하고 오류 발생 원인 후보에 대한 테스트를 OCL 기반 테스트 기법을 이용하여 집중적으로 테스트 한다면 해당 시스템의 테스트 담당자도 테스트 계획을 논리적으로 수립할 수 있고 한정된 자원도 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.
- 따라서 확장 사용사 례를 기반으로 하여 시스템의 논리적 흐름을 대표하는 시나리오 인스턴스를 블랙박스로 테스트하고 오류가 발생했을 경우에 발생 지점을 중심으로 OCL 기반 테스트 기법을 적용하면서 오류를 추적한다면 효율적인 테스트 작업이 될 것이다. 이와 같이 확장 사용사례 기반 기법 을 수행한 후 오류 발생을 확인하고 오류 발생 원인 후보에 대한 테스트를 OCL 기반 테스트 기법을 이용하여 집중적으로 테스트 한다면 해당 시스템의 테스트 담당자도 테스트 계획을 논리적으로 수립할 수 있고 한정된 자원도 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.
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