Teste de caixa branca: definição, tipos e técnicas

Para obter visibilidade aprofundada dos problemas negligenciados em outros métodos, os testadores de controle de qualidade usam uma técnica chamada teste de caixa branca. O teste de caixa branca avalia e testa a codificação, estrutura e design do software para verificar todo o funcionamento interno do sistema. Os testadores têm conhecimento completo do aplicativo em teste, incluindo acesso à sua base de código-fonte e documentos de design.

O que é teste de caixa branca/teste de caixa transparente

Também conhecido como teste de caixa de vidro, teste de caixa transparente, teste de caixa transparente ou teste de caixa aberta, o teste de caixa branca concentra-se no exame do funcionamento e da estrutura interna de software e aplicativos. Esta técnica de teste envolve avaliações das práticas de codificação e do fluxo processual de teste, em vez de apenas funcionalidades. Ele também utiliza uma perspectiva interna do sistema para projetar casos de teste.

Essa abordagem permite que os testadores examinem o código-fonte para garantir a cobertura e o fluxo adequados, ao mesmo tempo que utilizam técnicas como testes unitários e de integração para identificar possíveis problemas.

Componentes do núcleo

• Código interno do sistema: Os testadores têm acesso total ao código-fonte do software para obter uma compreensão completa de suas funcionalidades internas.
• Perspectivas Internas: O teste de caixa branca concentra-se nos métodos e processos subjacentes empregados para produzir um resultado, e não no resultado em si.
• Caminhos lógicos de código: este método enfatiza o teste de vários caminhos para garantir que os testadores avaliem todos os caminhos possíveis que o software poderia seguir sob condições variadas.

Distinguindo testes de caixa branca de caixa preta

Os testadores de caixa preta não têm visibilidade das funcionalidades internas do software porque se concentram exclusivamente na avaliação dos resultados de determinadas entradas. Por outro lado, os testadores caixa branca verificam as entradas e saídas do software com o objetivo de avaliar suas estruturas internas. Idealmente, os planos de teste devem incluir testes de caixa branca e preta para cobertura máxima.

Principais características dos testes de caixa branca

• Detalhado e abrangente: o teste de caixa branca analisa em profundidade toda a base de código de um aplicativo, tornando-o um dos métodos de teste mais detalhados.
• Requer experiência: os testadores precisam ter um conhecimento substancial de codificação e compreender algoritmos de caminho lógico para realizar essa forma de teste.
• Específico e direcionado: embora os testes de caixa preta sejam amplos, os testes de caixa branca são altamente direcionados e específicos para aspectos definidos do software.

Conceitos-chave em testes de caixa branca

Os três conceitos principais do teste de caixa branca incluem critérios de cobertura, fluxo de controle e fluxo de dados.

Critérios de Cobertura

As equipes usam critérios de cobertura para definir a extensão do código-fonte do software de teste para garantir o teste mais completo possível. A alta cobertura de testes detecta e evita a maioria dos bugs e defeitos para ajudar os desenvolvedores a lançar software de alta qualidade. Como um dos principais objetivos do teste de caixa branca é incluir a maior cobertura possível do código-fonte, esse é um conceito importante para os testadores.

Tipos de cobertura

• Cobertura da declaração: a cobertura de instruções garante que os testadores executem e testem todas as instruções executáveis ​​na base de código, no mínimo uma vez. Também ajuda a descobrir ramificações e instruções não utilizadas, instruções ausentes e código morto.
• Cobertura de decisão: A cobertura de decisão envolve a execução de todas as ramificações possíveis de todos os pontos de decisão pelo menos uma vez no teste. Também é comumente conhecido como cobertura de agência.
• Cobertura do caminho: a cobertura de caminho testa todos os caminhos de execução possíveis em uma base de código para detectar como os caminhos interagem e como afetam o comportamento do software.

Fluxo de controle e fluxo de dados

O fluxo de controle refere-se à sequência de execução de um software para chamadas de funções, instruções e instruções individuais. Uma parte crítica do teste de caixa branca, o teste de fluxo de controle garante que todas as rotas de código sejam submetidas a testes completos para consistência lógica e tratamento de erros.

O fluxo de dados envolve a verificação da exatidão de todas as interações de dados, validando os fluxos lógicos do aplicativo. Ele avalia transformações e manipulações de dados por meio de fluxos de caminho de código. Os testadores devem ter como objetivo focar igualmente nos fluxos de dados e de controle. Esta é uma abordagem mais completa para verificar a integridade operacional do software.

Principais vantagens do teste de caixa branca

O teste de caixa branca oferece muitas vantagens para testadores, equipes de desenvolvimento e usuários finais.

Informações detalhadas

Adotando uma abordagem granular de teste de sistema, o teste de caixa branca não apenas permite que as equipes verifiquem as bases de código, mas também oferece insights detalhados sobre as principais funcionalidades do software. Ajuda a descobrir até mesmo os menores erros que podem passar despercebidos em outras formas de teste. Avaliar e testar estruturas internas fornece aos testadores uma compreensão mais profunda do comportamento operacional do software. Ele também auxilia as equipes na identificação de possíveis bugs e problemas no início do ciclo de desenvolvimento para um desenvolvimento de software mais eficiente.

Oportunidades de otimização

Este método de teste permite que as equipes de desenvolvimento obtenham insights sobre o funcionamento interno de seu software. Ao identificar áreas de código ineficiente ou redundante, as equipes de desenvolvimento podem otimizar o software e melhorar seu desempenho e eficiência geral. Os testes de caixa branca levam a tempos de execução de software mais rápidos, melhor utilização de recursos e produtos finais mais escaláveis. O uso de testes de caixa branca para otimizar bases de código reduz os custos operacionais ao simplificar as operações.

Cobertura abrangente de código

Adotar uma abordagem abrangente para cobertura de código em testes de caixa branca garante melhor que cada caminho lógico, linha de código e ramificação de decisão passe por teste. Esta abordagem meticulosa melhora a qualidade e a confiabilidade do produto final, minimizando significativamente o risco de bugs não detectados. A cobertura completa de testes garante que o software funcione conforme o esperado sob condições variadas e leva a aplicações mais confiáveis.

Segurança melhorada

O teste de caixa branca normalmente adota uma abordagem proativa à segurança de software porque exige que os testadores comecem a avaliar as bases de código no início do ciclo de vida de desenvolvimento. Ao identificar falhas e possíveis vulnerabilidades logo no início, as equipes de desenvolvimento acabam entregando aplicações mais seguras. Encontrar falhas de segurança posteriormente no ciclo de desenvolvimento ou mesmo após o lançamento leva a custos exorbitantes em termos de dinheiro, tempo e reputação da empresa.

Facilita a detecção precoce de bugs

A cobertura abrangente de código associada aos testes de caixa branca reduz drasticamente as chances de bugs não detectados chegarem ao produto final. Isso garante software de maior qualidade. Alcançar este nível de cobertura também confirma que o software funciona corretamente em todas as condições e cenários previstos.

Limitações do teste de caixa branca

Embora benéfico, o teste de caixa branca tem suas limitações.

Requer profundo conhecimento

Os testadores devem possuir um profundo nível de experiência e conhecimento em torno da codificação interna do software para realizar testes de caixa branca. Essa profundidade de habilidades e compreensão significa que há uma curva de aprendizado mais acentuada em comparação com outros métodos de teste. Também requer treinamento adicional. As organizações interessadas em implementar testes de caixa branca devem garantir que seus testadores de controle de qualidade sejam devidamente treinados na metodologia, a fim de garantir a precisão e a integridade da cobertura.

Demorado

Dada a sua natureza detalhada, o teste de caixa branca não é um processo rápido e requer um comprometimento significativo de tempo por parte de todas as partes envolvidas. Cobrir cada linha de código e testar todos os caminhos possíveis tem o potencial de prolongar significativamente os prazos de desenvolvimento e adiar as datas de lançamento. A realização de testes de caixa branca pode representar um desafio em termos de cumprimento dos prazos do projeto para garantir que o software atenda a todos os padrões de desempenho e qualidade.

Supervisão potencial de problemas de usabilidade

Este método de teste concentra-se na verificação do código interno para garantir que ele funcione conforme planejado do ponto de vista técnico. Ao fazer isso, o teste de caixa branca pode levar involuntariamente a uma supervisão de problemas de usabilidade devido ao fato de exigir concentração em processos de back-end. Como a interface do usuário e as interações são cruciais para o uso prático diário do software, é importante que os testadores incorporem métodos de teste mais holísticos juntamente com práticas de caixa branca.

Complexidade em grandes aplicações

Alcançar 100% de cobertura de código no desenvolvimento de software em larga escala é um desafio, para dizer o mínimo. Em aplicações que consistem em milhões de linhas de código, a complexidade e o grande volume muitas vezes tornam irrealista testar minuciosamente cada linha de código e caminho lógico. Essa limitação pode levar a lacunas nos testes e bugs ou vulnerabilidades negligenciadas. Nessas situações, os testadores devem priorizar as principais funcionalidades para testes mais completos.

Risco de preconceito

A técnica de teste de caixa branca envolve que os testadores entendam o funcionamento interno e a base de código do projeto em questão, o que pode levar os testadores a terem suposições e preconceitos em seu trabalho. Por exemplo, eles podem ignorar alguns erros após presumir que certas áreas do código já estão livres de erros. Permitir que esses tipos de erros passem despercebidos pode afetar a confiabilidade e o desempenho do software. Os testadores devem implementar padrões rígidos e priorizar a objetividade para mitigar esses riscos.

Principais ferramentas usadas em testes de caixa branca

Há uma variedade de ferramentas de teste disponíveis para essa abordagem. Exemplos de ferramentas de teste de caixa branca incluem:

JUnit

JUnit é uma estrutura de código aberto projetada para ajudar os testadores a criar casos de teste e executá-los repetidamente, principalmente em aplicativos Java. Essa ferramenta aumenta muito a eficiência do código, facilitando o uso de métodos de teste facilmente identificáveis ​​por meio de anotações específicas, como “@Test”. O JUnit também permite que as equipes conduzam testes com conjuntos de dados variados para dar suporte a iniciativas de testes orientados por dados.

Um dos aspectos mais importantes do JUnit é sua compatibilidade com ferramentas de construção populares, incluindo Ant e Maven, o que torna sua integração em ambientes de desenvolvimento de CI/CD muito mais fácil. Essa ferramenta é inestimável para equipes de desenvolvimento de aplicativos Java que precisam verificar se seus aplicativos funcionam conforme esperado em diversos cenários.

NUunidade

Projetado para todas as linguagens .NET, o NUnit é uma estrutura versátil de teste de unidade que permite aos desenvolvedores garantir o desempenho ideal de seu código. Sua característica distintiva é o uso de atributos para identificar claramente métodos de teste e casos dentro de uma base de código. O NUnit oferece suporte à execução de testes paralelos para otimizar a eficiência dos testes, ao mesmo tempo que oferece uma variedade de tipos de testes, incluindo testes teóricos, genéricos e parametrizados. Esta ferramenta é essencial para equipes de desenvolvimento que trabalham em ambientes .NET.

Cantata

Uma ferramenta de teste dinâmico, Cantata oferece recursos robustos para validar e melhorar a qualidade do código em bases de código C e C++. Uma das principais características do Cantata é a análise de cobertura de código, que auxilia na garantia de que todas as partes do código sejam testadas. Ele também fornece análise de pilha integrada para ajudar a identificar ineficiências e riscos potenciais na pilha de códigos. Cantata oferece suporte a testes baseados em alterações, que se concentram na verificação apenas de partes alteradas do código para otimizar o processo de teste.

Cobertura

Uma ferramenta de análise estática de código, Coverity detecta defeitos críticos de qualidade e vulnerabilidades de segurança em software e aplicativos. Ele permite que as equipes identifiquem erros de codificação complexos, que de outra forma seriam elusivos, por meio de um exame meticuloso dos fluxos de dados e caminhos de software. Coverity permite integração perfeita em fluxos de trabalho de desenvolvimento para detecção automatizada de problemas e é compatível com a maioria das ferramentas de CI. Isso permite que as equipes resolvam possíveis defeitos imediatamente para melhorar a qualidade geral e a segurança de seus projetos antes da implantação.

Plataforma de teste LDRA

Um conjunto abrangente de análises e testes, o LDRA Testbed valida bases de código C, C++ e Ada. É a escolha certa para projetos de software com requisitos de conformidade rígidos e específicos.

Esta ferramenta permite a validação em relação aos padrões necessários da indústria, como MISRA, para garantir que o software atenda aos padrões de conformidade e qualidade necessários. O LDRA Testbed apresenta ferramentas de visualização de código que também ajudam as equipes a compreender estruturas de código complexas. Esta ferramenta é crucial para equipes de desenvolvimento que precisam atender a rigorosos padrões de segurança e qualidade de seus produtos.

Técnicas essenciais em testes de caixa branca

As equipes de desenvolvimento utilizam uma variedade de técnicas de teste de caixa branca para seus projetos, escolhidas com base nas tecnologias envolvidas e nas necessidades específicas do projeto.

Teste de caminho básico

O teste de caminho básico é uma metodologia de teste estruturada que envolve a execução de todos os caminhos independentes possíveis através do gráfico de fluxo de controle de um programa pelo menos uma vez. Esta técnica aumenta o rigor do processo de teste, garantindo o teste de todos os caminhos executáveis.

A principal vantagem deste método de teste de caixa branca é a garantia de cobertura de ramificação e cobertura de todos os caminhos lógicos, o que aumenta exponencialmente a probabilidade de encontrar erros e bugs dentro de um sistema. É uma técnica particularmente eficaz para identificar defeitos em estruturas de controle mais complexas dentro de uma base de código, aumentando assim o desempenho e a confiabilidade do software.

Teste de loop

Como o nome sugere, o teste de loop visa especificamente testar a validade das construções de loop dentro de um sistema como um tipo de teste de estrutura de controle. Ele se concentra em vários tipos de loop, incluindo loops concatenados, loops não estruturados e loops aninhados. Ao testar rigorosamente a integridade do loop, este método revela potenciais loops infinitos ou erros lógicos dentro de suas estruturas. O teste de loop beneficia as equipes de desenvolvimento, garantindo que o software funcione perfeitamente sob condições variadas, ao mesmo tempo que determina a capacidade.

Teste de Estrutura de Controle

O teste de estrutura de controle consiste em um grupo de subtestes de caixa branca trabalhando juntos como uma abordagem mais detalhada para teste de software. Este teste verifica se a estrutura de controle de um sistema opera conforme projetado, avaliando suas sequências, condições e iterações. Os subtestes incluídos neste conjunto de testes incluem:

• Teste de condição: O teste de condição concentra-se na verificação da precisão de cada função em diversos cenários, avaliando cada condição.
• Teste de decisão/condição: uma técnica combinada, esta forma de teste verifica os pontos de decisão e as condições associadas para garantir a funcionalidade correta dos dois em conjunto.
• Teste de caminho: o teste de caminho ajuda as equipes a identificar bugs ocultos que ocorrem apenas sob condições específicas, executando todos os caminhos possíveis em partes específicas do código.

Teste de fluxo de dados

O teste de fluxo de dados visa rastrear valores de dados à medida que fluem pelo aplicativo ou software. Esta técnica destaca os pontos de inicialização variáveis ​​e seus pontos de utilização subsequentes em operações e decisões.

O principal benefício do teste de fluxo de dados é a capacidade do método de identificar anomalias relacionadas à inicialização incorreta e ao uso de variáveis ​​para garantir que o tratamento de dados do aplicativo seja seguro e correto. O teste de fluxo de dados envolve examinar cuidadosamente como os dados mudam e se movem em todo o software para identificar e corrigir possíveis erros lógicos e vulnerabilidades que possam comprometer sua funcionalidade ou segurança.

Melhores Práticas

Para tornar seus esforços de teste de caixa branca tão continuamente eficazes e eficientes quanto possível, as equipes devem seguir estas práticas recomendadas.

1. Atualizações regulares de testes: à medida que o cenário do software evolui, os testes de caixa branca devem receber atualizações e refinamentos regulares para mantê-los eficazes e, ao mesmo tempo, cobrir novos caminhos de código e lógica.
2. Documentação Abrangente: Tal como acontece com todas as formas de teste, os esforços de teste de caixa branca exigem que as equipes mantenham documentação detalhada de seus processos de teste para facilitar futuros esforços de teste. Isso inclui casos de teste, resultados e alterações de código.
3. Integração de revisão de código: a integração de revisões de código ao processo de teste promove um código mais limpo, melhora a colaboração da equipe e detecta possíveis problemas antecipadamente.
4. Concentre-se em caminhos críticos: As equipes devem priorizar o teste de componentes e caminhos críticos com maior impacto na experiência e funcionalidade do usuário do software.
5. Utilize automação: a automação de casos de teste repetitivos e previsíveis aumenta a eficiência e a cobertura dos testes.
6. Ferramentas de análise estática: essas ferramentas cuidam automaticamente do exame do código em busca de erros comuns e da adesão aos padrões de codificação aplicáveis.
7. Utilize métricas: as métricas ajudam a medir a eficácia dos testes de caixa branca e a identificar áreas de teste que precisam de melhorias.
8. Aprendizado contínuo: as equipes devem se manter atualizadas com as metodologias, ferramentas e práticas recomendadas de teste de caixa branca mais recentes.

Conclusão

Uma parte crítica de um ciclo de vida de desenvolvimento de software bem-sucedido, o teste de caixa branca fornece insights profundos sobre a robustez e funcionalidade do código, avaliando meticulosamente as estruturas internas com cobertura abrangente de código. A importância deste método de teste continua a crescer em um cenário de software em constante evolução, com altas demandas por segurança e qualidade. À medida que o software continua a amadurecer em complexidade, a relevância e o uso dos testes de caixa branca só se tornarão mais pronunciados. Para acompanhar, as equipes de desenvolvimento devem se comprometer a aprofundar sua compreensão dos testes de caixa branca por meio de educação e treinamento contínuos.

Perguntas frequentes

Qual é a principal diferença entre os testes de caixa branca e de caixa preta?

A principal diferença entre o teste de caixa preta e o teste de caixa branca é o conhecimento do testador sobre o funcionamento interno do software que está sendo testado. O teste de caixa preta concentra-se apenas nas entradas e saídas, enquanto o teste de caixa branca requer uma compreensão completa dos caminhos, estrutura e lógica do código.

O teste de caixa branca é adequado apenas para desenvolvedores?

A abordagem de teste de caixa branca é útil tanto para desenvolvedores quanto para testadores. A abordagem requer um forte entendimento da arquitetura do sistema, permitindo que testadores e desenvolvedores projetem casos de teste detalhados que examinem todos os aspectos do código interno.