分层 Selenium 框架进行复杂 Web 应用程序自动化测试
Selenium 概述
Selenium 是一种 Web 应用的自动测试工具,通过模拟用户对 Web 页面的各种操作,可以精确重现软件测试人员编写的 Test Cases 步骤。Selenium 包含三个工具:Selenium-IDE,Selenium-RC 以及 Selenium-Core。其中,Selenium-Core 是驱动 Selenium 工作的核心部分,作为一个用 JavaScript 编写的测试引擎,它可以操作 Web 页面上的各种元素,诸如:点击按钮、输入文本框,以及断言 Web 页面上存在某些文本与 Web 元素等。
Selenium-IDE 是一个 Firefox 插件,能够录制回放用户在 Firefox 中的行为,并把所记录的 Selenese (Selenium Commands) 转化为 Java/C#/Python/Ruby 等语言,在 Selenium-RC 中修改复用。对于较为复杂的 Test Cases,Selenium-IDE 的功能有限,往往用它录制大致的步骤,再转化为测试人员熟悉的编程语言,在此基础上完善,形成更为强大且灵活的 Selenium-RC Test Cases。
Selenium-RC(Selenium Remote Control)在 Web 浏览器与需要测试的 Web 应用间架设代理服务器(Selenium Server),使得 JavaScript 引擎与被测 Web 应用同源,绕开同源策略的限制(Same Origin Policy),进而取得对 Web 页面进行各种操作的权限。
开发环境配置
以 Java 作为测试用语言为例,在 Eclipse 中新建一个 Java 项目 Test Search Engine,下载 Selenium-RC 软件包,把 selenium server/selenium java client driver 的 Jar 以及 JUnit 库加入到该项目的 Java Build Path。
图 1. Build Path 配置
启动 Selenium-Server,可以在命令行中使用 java -jar 命令直接运行可执行 Jar 包(对于中文 Windows 操作系统且使用 IBM JDK,还需要加参数 -Dibm.stream.nio=true )。如果想在 Java 程序中启动/停止 Selenium-Server,首先,新建一个 RemoteControlConfiguration 对象 rcc,并指定远程控制参数(包括配置 Selenium Server 的监听端口,Firefox 浏览器的 Profile 等),然后新建一个 SeleniumServer 对象,把 rcc 传入 SeleniumServer 的构造函数(对于中文 Windows 操作系统且使用 IBM JDK,在 Eclipse 的 Run Configurations 的 VM arguments 中加入 -Dibm.stream.nio=true )。
清单 1. 使用 Java 启动 / 停止 Selenium Server
RemoteControlConfiguration rcc = new RemoteControlConfiguration();
rcc.setPort(4444); // 指定 Selenium Server 开放端口
SeleniumServer SELENIUM_SERVER;
SELENIUM_SERVER = new SeleniumServer(rcc);
SELENIUM_SERVER.start(); // 启动 server
// 测试代码
SELENIUM_SERVER.stop(); // 停止 server
此外,Selenium Server 还可以通过 Ant 脚本来控制启动/停止,这提供了另一种灵活而强大的项目控制方式。
清单 2. 使用 Ant 脚本启动 / 停止 Selenium Server
<!-- START SERVER-->
<property name="ARGS" value="-Dibm.stream.nio=true -log selenium.log -browserSideLog" />
<target name="start-server">
<echo message="Starting server..." />
<java jar="${lib}/selenium-server.jar" fork="true" spawn="true">
<arg line="-timeout 30" />
<arg line="${ARGS}" />
</java>
<echo message="Server is started." />
</target>
<!-- STOP SERVER-->
<target name="stop-server">
<!-- selenium server url-->
<get taskname="selenium-shutdown" src="http://localhost:4444/selenium-server/
driver/?cmd=shutDownSeleniumServer" dest="result.txt" ignoreerrors="true" />
<echo taskname="selenium-shutdown" message="Errors during shutdown are expected" />
</target>
在 Selenium-Server 启动后,建立一个 Selenium 类的实例 selenium,并通过这个实例与 Selenium-Server 进行交互,方法如下。
清单 3. Selenium 实例的启动 / 停止
Selenium selenium = new DefaultSelenium(java.lang.String serverHost,
int serverPort,
java.lang.String browserStartCommand,
java.lang.String browserURL);
selenium.start();
// 经由 selenium 控制浏览器模拟各种用户操作
selenium.stop();
Selenium 实例包含丰富接口,可以对各种 Web 元素进行各种操作。例如,在谷歌页面中输入“developerWorks”,点击搜索按钮,在结果页面中验证是否包含“developerWorks 中国”字样等。
清单 4. Selenium 测试的简单示例
Selenium selenium = new DefaultSelenium("localhost", 4444, "*firefox",
"http://www.google.cn");
selenium.start(); // 启动浏览器
selenium.open("/"); // 打开 www.google
selenium.type("q", "developerworks"); // 输入文本框
selenium.click("btnG");// 点击搜索按钮
selenium.waitForPageToLoad("30000"); // 等待加载结果页面
verifyTrue(selenium.isTextPresent("developerWorks 中国")); // 验证是否存在指定字符
selenium.stop();// 关闭浏览器
当 Selenim 遇到 TestNG
用 Selenium 测试 Web 页面时,所重现的各种行为依赖于测试人员的输入参数,例如:选择下拉餐单的项目,在文本框中输入字符等。不同的测试用例对应不同的输入,若有方法能够简单有效的传入测试用参数,会大大提高测试用例的复用性和可维护性。当 Selenium 遇到 TestNG,这些就可以实现。TestNG 中的 NG,意为 Next Generation,事实上,该测试框架引入了不少新特性:灵活的测试配置,支持 JDK 5 注释,支持数据驱动的测试,强大的执行模型等。
继续上文谷歌搜索的场景,通过实例来了解 TestNG 的用法与功能。
清单 5. TestNG 应用示例
@Parameters( { "url", "query-string", "btn-id", "txt-id", "verify-String" })
@Test
public void testGoogle(String url, String queryString, String btnID,
String txtID, String verifyString) {
selenium = new DefaultSelenium("localhost", 4444, "*firefox", url);
selenium.start();
selenium.open("/");
selenium.type(txtID, queryString);
selenium.click(btnID);
selenium.waitForPageToLoad("30000");
verifyTrue(selenium.isTextPresent(verifyString));
selenium.stop();
}
上面的代码清单中,注释 Parameters 指定的参数在 TestNG 测试框架的配置文件 testng.xml 里有具体定义,如下所示:
清单 6. testng.xml 示例
<parameter name="url" value="http://www.google.cn"></parameter>
<parameter name="query-string" value="developerworks"></parameter>
<parameter name="btn-id" value="//input[@name='btnG']"></parameter>
<parameter name="txt-id" value="//input[@name='q']"></parameter>
<parameter name="verify-String" value="developerWorks 中国"></parameter>
不难想到,只要修改 testng.xml 中的参数值,就能由输入参数驱动不同的测试用例。然而,仅仅在 testng.xml 中指定参数有很大的局限性,显然过多的参数会难以维护,无法井井有条地组织分属不同 Test Cases 的输入。在下文中,我们来解决这个问题。
基于 Selenium 的分层测试框架
作者在工作中,测试基于 OSGi 平台的多个插件。每个插件实现特有的功能,有多条测试路径需要覆盖,同时,各个插件之间又有共通之处,可以抽取某些部分进行复用。对此,我们假设这样的场景:分别在谷歌、百度和必应中搜索各种关键字,并在返回的结果页面中验证是否存在目标字符串。每个搜索引擎都可以视为一个待测的组件,分别为它们撰写 Test Cases,并组织成一个 Test Suite,用于执行测试。事实上,3 个搜索引擎的测试由于同质性,还能够合并为一种测试,用不同的输入参数来指定所要测试的那个搜索引擎。这里视为三个组件,只是为了说明如何在 Selenium+TestNG 环境中组织多个测试模块。
自上而下地考虑,上段描述的测试场景能够进行分解。Test Suite 包含三类 Test Cases(谷歌、百度与必应),每类 Test Cases 的一个 Test Case 由若干可复用的 Test Tasks 组成,通过传入不同的参数,Test Task 完成同质的不同行为。在 Test Task 之下,定义相关文件,包含待测试的 Web 页面元素的定位信息。因此,分层 Selenium 框架有三个层次:
appObjects —— Web 页面元素定位信息,如按钮与文本框等;
tasks ——测试步骤中可复用的行为;
test cases ——由 tasks 组成的测试用例。
Web 元素 locators 定义与收集
Selenium 根据 XPath 来定位 Web 元素,XPath 的相关知识不属于本文的内容。前面例子中,在 TestNG 的配置文件 testng.xml 里定义文本框与按钮的 locators,对于复杂的测试场景而言,这不是好的实践。因此,我们在 appObjects 层建立文件,将 Web 页面元素 locators 归入,便于维护使用。Selenium-IDE 的 Find 功能适于完成这一步骤。文件 googlePages.properties 的内容如下:
清单 7. locators 文件示例
#define the keys and corresponding XPaht locators of google page.
googleSearchTxtField=//input[@name='q']
googleSearchBtn=//input[@name='btnG']
这时,在 testng.xml 中,删去 locators 相关的 parameters,只需要解析 .properties 文件,生成 locators 的 properties 备用。在所附的源码中可以看到 .properties 文件的解析器 PropUtils 的简单实现。
测试任务分解与实现
为说明任务分解,以简单的搜索过程为例,可以分为输入搜索关键字、点击搜索按钮、以及验证结果页面。实际代码如下所示,不难发现,由参数决定行为方式的测试任务,都接受一个 paraMap 数据结构,并根据其内容在方法内采取适当的行为。通过这种方式,test cases 能够以参数配置文件来驱动测试任务实施其想要的行为。
清单 8. Test Task 代码示例
public void openSite() {
selenium.open("/");
}
public void typeSearchTxtField(HashMap<String, Object> paraMap) {
utils.waitForElement((String) elemMap
.get(TestGoogleConstants.GOOGLE_SEARCH_TXT_FIELD), 30);
selenium.type((String) paraMap
.get(TestGoogleConstants.GOOGLE_SEARCH_TXT_FIELD),
(String) elemMap
.get(TestGoogleConstants.GOOGLE_SEARCH_TXT_FIELD));
}
public void clickSearchBtn() {
utils.waitForElement((String)
elemMap.get(TestGoogleConstants.GOOGLE_SEARCH_BTN), 30);
selenium.click((String) elemMap.get(TestGoogleConstants.GOOGLE_SEARCH_BTN));
}
public void verifyResult(HashMap<String, Object> paraMap){
stc.verifyTrue(selenium.isTextPresent((String)
paraMap.get(TestGoogleConstants.VERIFY_STRING)));
}
clickSearchBtn 方法无需参数输入,因为其任务只是点击搜索按钮,在 test cases 需要时调用即可。这里只是以一个简单的例子说明如何分解任务,对于实际的 test case,这个过程会复杂许多,但其后的复用与灵活调用完全值得这些工作的付出。
Test Cases 实现与 Test Tasks 调用
Test Cases 作为一系列测试步骤的集合,可以通过调用若干 Test Tasks 实现。以贯穿本文的搜索引擎为例,以此调用上一部分定义的 test taskss,重现整个测试过程。简单代码如下所示。
清单 9. Test Case 代码示例
@Parameters( { "google_se_para_1" })
@Test
public void testGoogle_1(String paraFile) {
paraMap = (HashMap<String, Object>) XMLParser.getInstance()
.parserXml(paraFile);
tgTasks.openSite();
tgTasks.typeSearchTxtField(paraMap);
tgTasks.clickSearchBtn();
tgTasks.verifyResult(paraMap);
}
Test Cases 在分层 Selenium 测试框架下,就是按照要求调用已有的 Test Tasks。值得注意的是,在上面两个代码列表里的 paraMap 参数。这个哈希表由我们实现的解析器解析参数定义文件而得到。TestNG 的 Parameters 参数机制,使得 Test Cases 能够灵活地指定参数文件,从而驱动不同的 Test Cases。
清单 10. 参数定义文件示例
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<fvt_element>
<!-- Search String-->
<arg id="googleSearchTxtField">
<value>developerworks</value>
</arg>
<arg id="verify-String">
<value>developerWorks 中国 </value>
</arg>
</fvt_element>
建立输入参数解析器(parser)及参数文件
Test Cases 与 Test Tasks 的顺畅工作,需要输入参数文件及对应的参数解析器的配合。我们以上面代码清单的例子说明参数文件的格式。<fvt_element> 标签在最外层,其内的子元素为具体的参数值,如 <arg> 标签表示一个页面元素与其对应的输入。<arg> 元素的 id 属性与清单 6 中的 . properties 文件定义的 locators 对应,而其子元素 <value> 则表示该 locator 的输入值。解析器的具体实现可以参见所附的示例源代码。
导出可执行 Jar 包以部署到各类测试服务器
为了能够把 Selenium 测试脚本导出成一个可执行 Jar 包,我们可以把 testng.xml 中定义的相关内容,在 Java 代码中实现,如下所示。
清单 11. testng.xml 的 Java 表示
//suite tag
XmlSuite suite = new XmlSuite();
//set suite name
suite.setName("Test Search Engine");
//set parameter tag
HashMap para = new HashMap();
para.put("google_se_para_1", "/src/resources/google_se_para_1.xml");
suite.setParameters(para);
//test tag
XmlTest testGoogle = new XmlTest(suite);
testGoogle.setName("LDAP configuration template");
List<XmlClass> classes = new ArrayList<XmlClass>();
classes.add(new XmlClass(TestGoogleTestCase.class));
testGoogle.setXmlClasses(classes);
这份代码列表的功能与前文的 testng.xml 完全相同,把这些代码添加到新定义的类 SearchEngineSuite 的 main 函数中,在这个类的方法中启动并关闭 Selenium 服务器,并把相关文件打成一个可执行 Jar,就可以通过命令行的 java – jar 命令,执行 Selenium 测试。当然,因为具有通用性,也可以部署到各类测试服务器,执行测试。
这里推荐使用 Eclipse 的插件 Fat Jar 导出 runnalbe Jar。首先,填入输出 Jar 的命名,并把 SearchEngineSuite 设置为 Main-Class。然后,勾选”merge individual-sections of all MANIFEST.MF files”,后一项视需求勾选。
图 2. Fat Jar 导出步骤 1
进入下一步,选择要导出的文件,包含源代码以及用到的 Jar 文件,点击完成即可。
图 3. Fat Jar 导出步骤 2
导出后的 runnable Jar,使用命令 java – jar TestSearchEngine_fat.jar 运行即可。
结束语
通读本文不难发现,Selenium 提供了一种 Web 测试的新方法,在分层框架的支持下,其功能更为强大,运用灵活,有很强的复用性。通过指定不同的参数文件,本文的例子可以对 Google 进行不同关键字的测试验证,同样的方法可以应用于百度与必应。并通过 testng.xml 或者其 Java 代码形式整合为一个 Test Suite 运行。在所附源代码中可以看到详细的实现。在作者的实际工作中,复杂的测试需求也能应付自如。
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