Fundamentos de Teste de Software

Em se tratando de desenvolvimento de software, já temos em mente conceitos e características importantes de como desenvolver softwares adequados a determinados problemas. Dentro desses conceitos e características podemos citar a análise e obtenção dos requisitos e diagramas, essenciais e cuja boa análise é extremamente importante. Porém, não são somente esses conceitos e características que são importantes. As metodologias existentes para o desenvolvimento de software não dão a total garantia de uma ótima qualidade para o software

Dessa forma, temos também o quesito teste de software. Mas qual a finalidade de se realizar um teste de software em um software desenvolvido? Para responder a essa pergunta, podemos realizar uma analogia a diversos produtos que são criados pela indústria, os quais são analisados e testados no decorrer da fabricação para que, quando disponibilizados ao usuário final, não tragam problemas.

Por essa razão, para a obtenção de uma boa qualidade do software produzido, temos como etapa fundamental o procedimento de testes em diversas vertentes do código fonte, já que essa é uma das últimas etapas do projeto de codificação (PRESSMAN; MAXIM, 2016).

Esses testes, realizados de uma forma criteriosa, têm assumido uma grande importância, pois, além de evitarem problemas na realização de suas funções, vêm cada vez mais impactando em custo, podendo chegar de 3 a 5 vezes o valor gasto em relação a outras atividades do desenvolvimento (SOMMERVILLE, 2011).

Imagine você se, em determinados tipos de software, como sistemas de controle de vôo, reatores nucleares e outros (que são sistemas críticos dos quais vidas humanas dependem), as atividades de testes de software não fossem realizadas adequadamente. Sabemos que isso poderia causar diversos problemas, não é?

Por esse motivo, todo e qualquer tipo de software deve passar por tipos de testes que devem ser realizados adequadamente, para que, assim, o desenvolvimento do software possa ser concluído sem problemas maiores, dependendo da sua finalidade.

Mas, se os testes são essenciais para a finalização dos softwares, por que, em muitas vezes, não são realizados adequadamente? A resposta para essa pergunta não é tão difícil. Sabemos que cada vez mais os prazos são tratados como importantes na fabricação de softwares, e de fato são. Porém, esses prazos estão interferindo na entrega de um bom produto. Muitas vezes, a pressão que se instala na entrega de um software interfere na contemplação da realização dos testes de forma correta e adequada.

Devemos entender que o desenvolvimento de um software está sujeito a diversas influências. Sendo assim, os testes tornam-se fundamentais. Outro ponto fundamental é que softwares são desenvolvidos por humanos que, querendo ou não, podem cometer erros de programação. Erros assim sempre estarão presentes, e os testes devem ser realizados de forma sistemática.

No final das contas, o grande desafio das empresas e, consequentemente, dos desenvolvedores é produzir qualquer software com qualidade. E mais: agregar a qualidade a um baixo custo e realizar o desenvolvimento em curto espaço de tempo. Porém, isso ainda está um pouco longe de acontecer.

Para concluir nosso entendimento sobre a importância da realização dos testes, vimos que a finalidade é agregar qualidade ao software final que será entregue. Essa qualidade ainda pode ser medida de acordo com os possíveis defeitos encontrados. Um software com boa qualidade é, no final, um software mais confiável, que passou por diversos testes e que teve suas falhas corrigidas.

Falamos até agora sobre a importância dos testes de software, mas o que são eles? Os testes foram criados para revelarem erros que foram cometidos ao se construir ou planejar um projeto de software.

Mas como tratar desses erros? Para começarmos a entender, devemos aplicar estratégias de teste de software, que devem ser desenvolvidas por gerentes de projeto, engenheiros ou especialistas em testes.

O teste é um trabalho moroso e, muitas, vezes ocasiona mais trabalho do que a codificação do software. Devemos iniciar os testes por pequenos componentes, aplicando-os para descobrir erros em relação aos dados e à lógica programada. Conforme vão sendo realizados, passa-se a testar componentes maiores. À medida que os erros são descobertos, os mesmos devem ser corrigidos (PRESSMAN; MAXIM, 2016).

Devemos entender que testar um software não é somente executá-lo e começar a realizar operações de passos a fim de encontrar determinados erros. Há toda uma programação por trás dessa etapa, como planejar as escolhas de condições de testes a serem executados, modelar os casos de testes, checar todos os resultados encontrados, gerar relatórios, avaliar os testes realizados etc (RIOS; MOREIRA, 2013).

Dessa forma, o processo de teste de software visa averiguar se o programa desenvolvido realiza as atribuições a que foi proposto e se realiza de forma confiável. Sendo assim, ao inserirmos uma entrada de dados no programa, sua saída deve ser conforme esperado no momento de sua codificação.

Outro ponto importante é que devemos nos ater a alguns conceitos fundamentais que nos ajudarão no processo tanto de planejamento como de execução de testes. Para começar, podemos entender como erro algum procedimento incorreto cometido por um programador. Um defeito é a consequência de um erro, uma falha é um efeito de um ou mais defeitos e um bug é um erro na lógica de programação (MOLINARI, 2013).

Após entendermos conceitos e fundamentos dos testes de software, podemos citar alguns princípios desses testes, como a Lei de Pareto, que indica que 80% dos erros normalmente podem ser localizados em 20% do projeto e, comumente, em módulos principais do projeto (PRESSMAN; MAXIM, 2016).

Outro princípio importante é que bons casos de testes são aqueles que encontram erros que ainda não foram descobertos. Esses casos são projetados sempre analisando o que foi colocado como requisito do projeto. Assim, concluímos a importância de um bom levantamento de requisito.

Fases da Atividade de Teste

Vimos que o objetivo da atividade de teste é identificar/verificar a presença de erros, sejam lógicos ou não e, no final, realizar a sua correção. A partir disso, podemos começar a entender um pouco mais sobre esse processo importante, como verificar as fases presentes na atividade de teste de software.

A atividade de teste é dividida em fases, cada uma com objetivos distintos. Podemos iniciar falando sobre o teste de unidade, que é a fase em que as unidades individuais de um sistema são testadas individualmente. Cada uma das unidades é validada e verifica-se se estão funcionando conforme o planejado.

Outra fase é o teste de integração, que tem por objetivo testar cada unidade de forma combinada, ou seja, as unidades são testadas como um grupo, de forma integrada, expondo-se, assim, possíveis falhas.

Temos, também, a fase de testes de sistema, na qual o sistema é testado completamente. Todas as funcionalidades são integradas e a conformidade do sistema com os requisitos especificados é avaliada.

Por fim, temos a fase de testes de aceitação, onde são testadas todas as funcionalidades que o cliente requereu durante todo o projeto do software. Essa fase, claramente, deve ser realizada pelo usuário que utilizará o sistema final.

Devemos ter em mente que a execução dessas fases da atividade de teste nas etapas do desenvolvimento irá detectar possíveis falhas em tempo de desenvolvimento e, consequentemente, produzirá maior qualidade, diminuindo o custo do software.

Nos próximos tópicos iremos nos aprofundar um pouco mais nessas fases da atividade de testes.

Técnicas e Critérios de Teste

Há vários tipos de testes existentes para serem aplicados no desenvolvimento de software, o que pode tornar o processo demorado e exaustivo. Dessa forma, existem alguns critérios e técnicas para se executar os tipos de testes existentes.

O objetivo dessas técnicas e critérios é realizar testes de forma clara e objetiva, possibilitando, assim, determinar em quais situações o software irá falhar.

Podemos citar brevemente algumas técnicas, como a técnica funcional. Essa, também conhecida como caixa preta, baseia-se nos requisitos funcionais e se preocupa com a saída de dados gerada após a entrada das informações. Normalmente, essa técnica apresenta algumas dificuldades em testar todas as entradas de dados possíveis. No entanto, ela pode ser aplicada por todo o desenvolvimento do software (RIOS; MOREIRA, 2013).

Um critério importante dessa técnica é o particionamento em classes de equivalência, que agrupa e otimiza casos de testes a fim de realizar uma melhor cobertura do sistema. Seu funcionamento se dá propondo a separação de possíveis entradas de dados em categorias diferenciadas. Como critérios para as divisões das partições, temos que a divisão deve ser bem clara e definida. Assim, um elemento deve ser igual ao outro da mesma partição e não pode existir ora em uma partição e ora em outra. Se, quando particionada, a divisão não possuir membros, ela simplesmente não existe e todo valor inválido também deve ser levado em contato para a divisão (RIOS; MOREIRA, 2013).

Dentro da técnica funcional, temos diversos testes que auxiliam na prevenção de erros. Podemos citar o teste de requisitos, o teste de regressão, o teste de interconexão e outros, que serão abordados adiante com mais detalhes.

Outra técnica que podemos mencionar é a técnica estrutural, ou caixa branca, que realiza testes relacionados à lógica (estrutura) interna do software, verificando a precisão do funcionamento do sistema codificado. Essa técnica é muito utilizada em fase de teste de unidade e integração (MOLINARI, 2013).

Uma característica importante da técnica estrutural engloba critérios baseados em fluxo de dados que irão descobrir caminhos para se testar o código, selecionar as definições de testes e, por fim, o uso das variáveis relacionadas ao código em questão. Esse critério utiliza de conceitos de grafos para a localização de caminhos simples. A partir disso, o critério de fluxo de dados verifica o comportamento das variáveis, até, por algum motivo, encontrar determinados defeitos que passaram despercebidos (PRESSMAN; MAXIM, 2016).

Na técnica estrutural, estão presentes os seguintes testes: o teste de execução, teste de estresse, teste de recuperação, teste de segurança e outros. Alguns desses testes serão aprofundados mais adiante, no decorrer de nosso livro.

Outra técnica presente é a técnica baseada em erros, que visa verificar se o sistema está livre dos erros típicos que desenvolvedores cometem ao implementarem um sistema. Como critérios, temos a análise de mutantes e semeadura de erros. Na análise de mutantes, os programas são criados baseados no software que deverá ser testado. Seu objetivo é encontrar testes que revelam a existência de comportamentos diferentes entre o software original e o software mutado. Ao final, como resultado, temos os erros e os números de erros esperado. Já no critério de semeadura de erros, como o próprio nome diz, o programa é semeado (inserido) artificialmente com alguns erros. Após isso, erros encontrados são analisados e é identificado o percentual de prováveis, descartando-se ao final os erros artificiais (MOLINARI, 2013).

Características e Limitações

Uma das principais características de um teste de software é atribuir uma maior qualidade ao sistema desenvolvido pelos programadores. Mas o que seria um software com qualidade?

De modo geral, a qualidade de um software está muito ligada ao que um stakeholder/cliente acredita ser o melhor, ou seja, suas expectativas. Dessa forma, quanto mais um produto atenta para o que o cliente necessita, maior será sua satisfação.

Basicamente, a qualidade aqui relacionada como característica proposta pelo teste de software deseja minimizar as incertezas, erros, e, ainda, sistematizar os critérios de aceitação do software por parte do usuário.

Realizar testes em determinado software não significa dizer que o mesmo terá necessariamente uma boa qualidade. Para isso, precisamos aplicar determinadas características aos testes como, por exemplo, realizar um planejamento adequado de um ciclo para testes, composto pelo desenvolvimento, sua execução e, claro, a manutenção. Esse planejamento deve ser executado com antecedência e, obviamente, executado sistematicamente. Por essa razão, um template, ou seja, um modelo com um conjunto de etapas com as técnicas específicas para o teste do projeto e seus métodos de execução, é realizado e proposto (SOMMERVILLE, 2011).

Devemos entender que a qualidade deve estar relacionada desde a criação até a manutenção de um software, ou seja, o ciclo de vida de nosso sistema.

Os testes normalmente ajudam a responder determinados questionamentos, como os relacionados às expectativas do cliente. O software realmente funciona como o cliente quer? Devemos imaginar essa característica como se fôssemos o cliente e, para isso, é importante averiguar as especificações dos requisitos e até mesmo consultar novamente os stakeholders. Isso lhe trará, podemos dizer, um amadurecimento final de todo o projeto (PRESSMAN; MAXIM, 2016).

Outra característica importante (e podemos dizer que é sempre desejada por todos) é “pegar” o possível defeito antes do cliente. Sabemos que é difícil testar todas as possibilidades em um software, porém devemos sempre nos perguntar: o software funciona como o desenvolvedor espera? Muitas vezes o desenvolvedor acredita ter realizado adequadamente o que foi proposto, porém a prática pode não demonstrar isso.

Detectar problemas de design da aplicação e manter o sistema estável também são características essenciais. Possuir uma estratégia prévia, ou seja, planejada, do que deve ser realizado, torna a verificação dos erros por meio dos testes bem mais estruturada, o que propicia a garantia do funcionamento adequado.

Mas é fácil manter e testar um software? É uma pergunta pertinente e que nos faz pensar muito sobre o que estamos realizando em nosso software. De uma forma geral, o teste ajuda os desenvolvedores a realizarem o certo e de forma correta. Mas como? É fácil ter essa resposta! Se você, como testador, realiza a refatoração de seu sistema, elimina erros e procura as melhores práticas para serem aplicadas, temos uma grande porcentagem de seu software ter uma boa manutenibilidade.  Podemos concluir, assim, que o grau de manutenibilidade do seu software é reflexo de sua testabilidade (RIOS; MOREIRA, 2013).

Concluímos, dessa forma, que das características dos testes podemos obter qualidades em sistemas. Porém, nem só do bom vivem as definições. Esbarramos em diversas limitações quando nos deparamos com os testes.

Determinados testes são exaustivos, tornando-os impraticáveis. Imagine você testar todas as possibilidades e todos os elementos possíveis de entrada de dados no software. Isso geraria um custo alto e um tempo de trabalho que não se encaixa no disponível pelas empresas.

Os procedimentos de testes existentes não provam a corretude de um sistema, mas, mesmo não sendo possível, é por meio desses testes que provamos que determinado programa está correto ou sem a presença da maioria dos erros. Realizar essa provação contribui para, de uma forma ou de outra, aumentar a confiança de um software em realizar as funções para as quais foi programado.

Outra limitação que podemos citar diz respeito à incompletude dos testes, ou seja, pode ser que os testes aplicados não encontrem erros, o que é um problema na construção do software.

Muitas limitações também esbarram em conhecimentos específicos, o que pode ser adquirido somente por experts em determinados problemas. Provar determinadas propriedades pode ser um pouco mais difícil. Assim, alguns testes podem ser limitados a propriedades de verificação simples e programas simples (MOLINARI, 2013).

Ao tratarmos sobre os testes, entendemos que, para que os mesmos funcionem de forma correta, devem ser tratados como um processo fundamental.

Esse processo fundamental é composto por algumas características, como planejamento, desenho dos testes, execução, monitoramento e controle e, por fim, avaliação dos resultados.

A partir de agora, iremos entrar nas definições dessas características, como poderemos verificar adiante.

Planejamento

É uma atividade essencial no desenvolvimento do software. O planejamento auxilia o programador ou testador no conhecimento de seus objetivos. Perceber qual meta você deseja alcançar é de suma importância.

O planejamento na fase dos testes não é muito diferente de qualquer outra fase de planejamento em todos os projetos de software. Nesse caso, garantir o sucesso e a qualidade do sistema é essencial nesta fase, que engloba alguns documentos como plano de teste, caso de teste e roteiro de teste.

Podemos dizer que o plano de teste é a base de qualquer teste de software e é um dos documentos que auxilia na aplicação em um projeto. Aqui, são apresentadas atividades relacionadas a teste, critérios de validação e outros (MOLINARI, 2013).

Um plano de teste deve realizar a integração entre as atividades existentes e deve ser o mecanismo que realiza a comunicação com as partes interessadas no sistema. Nesse sentido, pode conter definições a respeito do escopo e objetivos, o conjunto de requisitos a serem testados, os tipos de testes que devem ser realizados e possíveis ferramentas que podem ser utilizadas, cronogramas de atividades e possíveis recursos que podem ser utilizados nos testes (RIOS; MOREIRA, 2013).

Dessa forma, percebemos que o planejamento pode antecipar problemas que podem ocorrer com o nosso software a ser desenvolvido. Assim, podemos listar alguns itens que precisam ser considerados em um plano de teste, trazidos a seguir (MOLINARI, 2013):

• Deve-se realizar a descrição do projeto, uma identificação do que deverá ser realizado, e informar como se deve evoluir o plano de testes.
  
• Deve ser descrito o conjunto de requisitos a serem testados, como desempenho, segurança, funcionalidades e outros.
  
• Deve-se apresentar os tipos de testes a serem utilizados, bem como as técnicas e critérios para a realização dos testes selecionados. Além, claro, de possíveis ferramentas a serem utilizadas.
  
• Devemos, também, atribuir nesse plano a descrição da equipe e infraestrutura. Equipamentos, software de apoio e tudo que for utilizado para a elaboração do software deve ser exposto para garantir a estrutura adequada.
  
• Deve haver a descrição de todas as atividades, como se fosse uma espécie de cronograma do que se deve realizar no decorrer do projeto.
  
• E, por fim, apresentar uma documentação complementar, como manuais e outros, pertinentes ao projeto final.
  

Um documento pertinente ao planejamento é o caso de testes, que descreve determinadas condições a serem testadas, como se fosse uma criação de um caso de testes que irá encontrar falhas e problemas não tratados como requisitos. Outro item importante refere-se os roteiros de testes, que descrevem como realizar a execução dos casos de testes citados anteriormente (RIOS; MOREIRA, 2013).

Ao final, o processo de teste torna-se mais produtivo.

Desenho dos Testes

O desenho de casos de testes é utilizado para testar o sistema, sempre criando testes eficazes na validação e na identificação de defeitos. Entre as técnicas de desenho de defeitos, podemos citar os testes de caixa-preta, caixa-branca, dedução de erros, exploratório e outros, como vimos no Quadro 1.1.

Os testes devem ter a responsabilidade de conseguir indicar aos nossos clientes o que foi e o que não foi testado. Assim, quando o software desenvolvido funciona ou falha, dizemos que ele se comporta corretamente ou não para alguns valores inseridos, e isso é designado por divisão de equivalência.

A divisão de equivalência demonstra alguns métodos que auxiliam na compreensão do porquê de o sistema agir corretamente ou não para alguns valores. Essa ideia de equivalência nos mostra que o programa irá lidar com valores que são da mesma forma, ou seja, equivalentes. Assim, deveremos realizar um conjunto de valores possíveis e outro de valores equivalentes (MOLINARI, 2013).

Para essa técnica podemos testar a lógica, tanto para valores verdadeiros ou falsos como para entradas conhecidas ou desconhecidas, dados corretos ou incorretos e diversos outros que irão auxiliar nessa fase.

Outro método que podemos citar é o que realiza testes com valores corretos ou incorretos. Por exemplo, para testes com entradas numéricas, comece testando os valores típicos, costumeiros de serem digitados, e para valores incorretos, teste incluindo números negativos, zero, ou ainda símbolos e letras, que não são valores usuais (RIOS; MOREIRA, 2013).

Ainda temos o método de teste de combinações lógicas que, como o próprio nome diz, irá testar as combinações lógicas dos sistemas, visando encontrar possíveis buracos na lógica programada. Porém, são combinações perigosas, dependendo do tamanho dos problemas propostos no sistema.

Execução

Nesta etapa iremos implementar e executar nossos testes. Para isso, serão criados roteiros de testes. Nesses roteiros, criaremos dados de testes e, de acordo com esses dados, executaremos os casos de testes até serem finalizados.

Como retorno, analisaremos os dados e verificaremos possíveis atualizações, realizando a rastreabilidade entre a base de testes e os casos de testes, comparando os resultados obtidos com os esperados para que o sistema seja entregue de forma adequada (SOMMERVILLE, 2011).

Monitoração e Controle

A monitoração e o controle dizem respeito a monitorar situações que podem ocorrer relacionadas a defeitos. Dessa forma, retornam indicadores da situação de nosso projeto, como situações de defeitos em nível de reincidência, quais tipos de defeitos apareceram, níveis de rejeição e outros.

A monitoração, de uma forma ou de outra, visa garantir que o nosso teste no software ocorra conforme planejamos lá no início do projeto. Caso ocorram alguns problemas, os gerentes de testes podem aplicar determinadas características que coloquem as atividades de teste “na linha” novamente, para que retornem para as características desejadas (MOLINARI, 2013).

Existem alguns indicadores que auxiliam no monitoramento e controle dos processos, como: a verificação de números de defeitos encontrados no desenvolvimento; número de defeitos encontrados na atividade de teste; em relação aos requisitos, a verificação do número de casos de teste por cada requisito; monitoramento do tempo previsto do projeto, como horas gastas para a realização e conclusão do projeto; monitoramento dos defeitos por casos de testes; e possíveis reincidências de defeitos pelos testes realizados (SOMMERVILLE, 2011).

Avaliação dos Resultados

Sabemos que, ao final do desenvolvimento de um sistema, programadores, empresas e até clientes querem um software com qualidade. Vimos que, para que isso aconteça, as atividades de testes são fundamentais na construção de um sistema mais sólido, assim, com maior confiabilidade e qualidade.

A avaliação dos resultados tem por objetivo verificar o desempenho dos processos de teste. Para isso, deve-se compreender o problema e o entendimento desse processo, estabelecer métricas, coleta e análise dos dados, mapeamento de processos etc.

A compreensão do problema é fundamental, pois corresponde aos estudos do processo de testes que devem ser analisados, como a identificação de funções para o teste, identificação de artefatos e outros, para, assim, ser possível a verificação de pontos de melhoria no sistema referente aos processos que foram adotados.

Em relação às métricas, elas são estabelecidas para a verificação dos resultados obtidos. São definidas métricas de interesse, como por exemplo a verificação da satisfação em relação aos métodos utilizados.

Outro tipo é a análise e coleta de dados, que compreende a definição e seleção de informações a serem analisadas. Essa fase corresponde à verificação de possíveis inconsistências nos dados e aplicação de melhorias a partir desses dados.

Assim, podemos verificar a importância da avaliação dos resultados, e que a partir de dados coletados observa-se possíveis melhorias no sistema.