黑盒测试和白盒测试
黑盒测试和白盒测试
一.概念
黑盒测试和白盒测试是软件测试中两种最基础、最核心的测试方法，它们从不同的视角出发，关注系统的不同层面。
1.区分：
- 黑盒测试：不关心内部代码结构，只关注输入输出是否符合预期。
- 白盒测试：关注内部逻辑结构，需要看懂代码，测试路径、分支、条件等是否被正确执行。
2.黑盒测试（Black-box Testing）
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 视角 | 用户视角 |
| 是否需要代码 | 不需要 |
| 关注重点 | 功能是否正确、界面是否友好、性能是否达标 |
| 常用方法 | 等价类划分、边界值分析、因果图、决策表、错误推测 |
| 优点 | 不依赖代码实现，适合需求验证，测试人员无需编程能力 |
| 缺点 | 无法发现隐藏的逻辑错误，覆盖率低 |
举例：测试一个登录功能，输入用户名和密码，看是否能成功登录，不会去看代码怎么验证密码。
3.白盒测试（White-box Testing）
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 视角 | 开发者视角 |
| 是否需要代码 | 需要 |
| 关注重点 | 代码逻辑、分支覆盖、循环、路径、条件判断等 |
| 常用方法 | 语句覆盖、分支覆盖、路径覆盖、条件覆盖、MC/DC |
| 优点 | 能发现深层逻辑错误，覆盖率高 |
| 缺点 | 需要编程能力，测试成本高，无法发现缺失的功能 |
举例：检查一个排序函数，是否对所有边界情况（空数组、重复元素、负数）都处理正确，甚至要看是否每条语句都执行过。
4.总结：
黑盒测试看“功能对不对”，白盒测试看“代码有没有错”。
5.拓展：灰盒测试（Gray-box Testing）
结合两者优点，部分了解内部结构，比如通过数据库日志、接口文档等辅助测试，常用于集成测试阶段。
二.具体测试方法
1.速查表
| 类型 | 方法 | 一句话记忆 | 典型输出物 |
|---|---|---|---|
| 黑盒 | 等价类划分 | 把无限输入切成有限“代表” | 等价类表 |
| 黑盒 | 边界值分析 | Bug 爱躲在边界上 | 边界值表 |
| 黑盒 | 判定表（决策表） | 多条件组合别漏项 | 判定表 |
| 黑盒 | 因果图 + 转换 | 把“条件”画成图再转判定表 | 因果图 + 判定表 |
| 黑盒 | 状态迁移 | 点按钮会跳状态，测跳错没 | 状态图 + 迁移表 |
| 黑盒 | 错误推测 | 靠经验猜“最常出错” | 风险清单 |
| 白盒 | 语句覆盖 | 每一行代码都跑到 | 覆盖报告 ≥ 90% |
| 白盒 | 分支覆盖 | 每个 if/else 都取真取假 | 覆盖报告 100% |
| 白盒 | 条件覆盖 | 每个布尔子表达式都真/假 | 条件覆盖表 |
| 白盒 | 路径覆盖 | 所有独立路径跑一次 | 路径树 |
| 白盒 | MC/DC | 民航/医疗安全底线 | MC/DC 矩阵 |
2.黑盒六大具体方法
1.1 等价类划分（Equivalence Partitioning）
步骤：
① 找输入域 → ② 分有效/无效类 → ③ 每类抽 1 个代表 → ④ 写用例
模板：
| 输入项 | 有效等价类 | 无效等价类 | 代表值 | 期望结果 |
|---|---|---|---|---|
| 年龄 | 0–120 | <0, >120, 小数，字母 | -1, 130, 1.5, abc | 报错 |
| 示例：注册表单年龄字段，用 3 个用例即可覆盖 4 个无效类。 |
1.2 边界值分析（Boundary Value Analysis）
步骤：
① 找边界 → ② 取“上点、离点、内点” → ③ 每点 1 条用例
模板：
| 边界 | 上点 | 离点 | 内点 |
|---|---|---|---|
| 1–100 | 1, 100 | 0, 101 | 50 |
| 示例：转账金额 1–100 万，必测 0.99、1、100、100.01 四条。 |
1.3 判定表（Decision Table）
步骤：
① 列出所有条件桩 → ② 列出动作桩 → ③ 穷举组合 → ④ 合并相似列
模板：
| 条件 | R1 | R2 | … |
|---|---|---|---|
| 会员？ | Y | Y | N |
| 满100？ | Y | N | – |
| 动作 | 免运费 | 减10 | 无优惠 |
| 示例：电商下单优惠规则，10 条规则 64 列，合并后剩 8 列，写 8 条用例即可。 |
1.4 因果图 + 转换
步骤：
① 需求→因果图（结点=条件/结果，边=与或非） → ② 按图转判定表 → ③ 生成用例
工具：draw.io 画因果图，Excel 转表。
示例：文件上传成功=格式正确∧大小<10M∧登录，画 3 条件 1 结果，转表后 8 列。
1.5 状态迁移（State Transition）
步骤：
① 画状态图（圆=状态，箭=事件） → ② 列迁移表 → ③ 每条迁移 1 用例
模板：
| 当前状态 | 事件 | 新状态 | 期望 |
|---|---|---|---|
| 登录页 | 正确密码 | 首页 | 进入首页 |
| 登录页 | 3 次错误 | 锁定页 | 账号锁定 |
| 示例：ATM 机“空闲→插卡→输入密码→主菜单→取款→退卡→空闲” 全路径 7 条用例。 |
1.6 错误推测（Error Guessing）
步骤：
① 脑暴/历史缺陷库 → ② 列风险清单 → ③ 每条风险 1 用例
清单示例：
- SQL 注入：输入 'or 1=1–
- 越权：把 URL 中 id=1001 改 1002
- 并发：5 个线程同时减库存
经验：维护“Top 10 错误”checklist，每次回归跑一遍。
3.白盒五大具体方法
（以下均用一段 Java 示例讲解，再给出度量公式）
代码示例：
public int foo(int a, int b){
1 int x=0;
2 if (a>0 && b<10)
3 x=a+b;
4 else
5 x=a-b;
6 return x;
}
1.1 语句覆盖（Statement Coverage）
目标：第 1–6 行全部执行一次。
用例：
- TC1: a=5,b=5 → 路径 1-2-3-6 （覆盖 3 行）
- TC2: a=0,b=11 → 路径 1-2-4-5-6 （覆盖剩余行）
度量：已执行语句 / 总语句 = 6/6 = 100%。
1.2 分支覆盖（Branch/Decision Coverage）
目标：每个 if 出口（True/False）至少一次。
用例同上已满足：
- True 分支：TC1
- False 分支：TC2
度量：2/2 = 100%。
1.3 条件覆盖（Condition Coverage）
目标：每个布尔子表达式取真/假。
子条件：A=a>0，B=b<10
用例：
- TC1: a=5,b=5 → A=T, B=T
- TC2: a=0,b=11 → A=F, B=F
仍缺 A=T/B=F 和 A=F/B=T，需再补 2 条： - TC3: a=5,b=11 → A=T,B=F
- TC4: a=0,b=5 → A=F,B=T
度量：4/4 = 100%。
1.4 路径覆盖（Path Coverage）
目标：所有独立路径。
路径数：2（因单 if），用例 TC1+TC2 已 100%。
若出现嵌套 if，路径呈 2^n 增长，需用 McCabe 基路径法剪枝。
1.5 MC/DC（Modified Condition/Decision Coverage）
民航 DO-178C 要求：
① 每个条件都曾独立影响决策结果；
② 分支覆盖 100%。
上例：
| 用例 | a>0 | b<10 | 决策 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| TC1 | T | T | T | 基准 |
| TC3 | T | F | F | b 变化导致决策变 |
| TC4 | F | T | F | a 变化导致决策变 |
| 3 条即可满足 MC/DC，比全条件覆盖更精简。 |
4.落地工具推荐
- 黑盒：Xmind（画因果图/状态图）、Excel 模板、禅道/ TestLink 管理用例
- 白盒：
– Java: JaCoCo（语句/分支/条件/MC/DC 报告）
– C/C++: gcov + lcov
– Python: coverage.py + pytest-cov
– IDE 插件：IntelliJ Coverage、VS Code Coverage Gutters