Differenza tra test Black-Box, White-Box e Gray-Box

In informatica, non si può mai essere sicuri della qualità del software in fase di sviluppo a meno che non lo si provi prima. Condurre un’analisi approfondita per verificare se il software soddisfa tutti i requisiti, se è sicuro, reattivo, completo e facile da usare è fondamentale per evitare debiti tecnici e assicurarti che il software sia ben accolto dopo il rilascio. Ed è questo esattamente ciò che i tester fanno.

Il test del software è dunque un processo di indagine per verificare la qualità del software. Un tester spinge il software attraverso una grande varietà di test per rilevare eventuali errori nascosti, comportamenti imprevedibili o incongruenze funzionali. Dopo ogni test, un tester archivia un rapporto dettagliato che aiuta gli sviluppatori a risolvere tutti i problemi esposti, a mantenere il software privo di errori e ad assicurarsi che funzioni come previsto.

Esistono molti approcci di test del software oggi, ma i più diffusi sul campo sono i metodi di test black box, white box e gray box. Pur adottando approcci drasticamente diversi, questi metodi aiutano efficacemente gli sviluppatori a mantenere il loro codice pulito e le funzionalità sotto controllo.

Test Black-Box

La particolarità del metodo di test black-box è che i tester che lo eseguono non sono a conoscenza della struttura interna e del codice sorgente del software che stanno testando. E non hanno bisogno di averne, né hanno bisogno di avere una conoscenza approfondita dei linguaggi di programmazione o eccezionali capacità di codifica per eseguire i test. Ciò è principalmente dovuto al fatto che l’obiettivo di questo metodo di test non è scavare in profondità nel codice, passando attraverso l’interno del software, ma interagire con la sua interfaccia utente, testarne la funzionalità e assicurarsi che ogni input e output del sistema soddisfi requisiti specificati. Pertanto, il test della scatola nera può anche essere chiamato test funzionale o test basato sulle specifiche.

Tali test vengono eseguiti dal punto di vista degli utenti finali da un team di test indipendente nel corso di STLC. Un tester fornisce input validi o non validi e verifica gli output rispetto ai risultati attesi. Ogni risultato e deviazione imprevisti viene documentato e segnalato al team di sviluppo, che li aiuta a trovare ed eliminare tempestivamente errori funzionali e incongruenze.

Questo metodo è applicabile praticamente a tutti i livelli di test del software: unità, integrazione, sistema e accettazione. In unit test, il metodo black-box viene utilizzato per testare l’interfaccia rispetto alle specifiche fornite dal client.

Nel test di integrazione, l’obiettivo è trovare ed eliminare gli errori nell’interazione tra i componenti integrati dell’interfaccia. Il metodo della scatola nera può anche essere applicato efficacemente nei test di sistema per analizzare la conformità del sistema ai requisiti, nonché nei test di accettazione, dove può aiutare a convalidare l’accettabilità di un prodotto software testandolo in varie situazioni e circostanze impreviste.

Alcune delle più comuni tecniche di progettazione di test black-box includono:

1. Il test della tabella decisionale è utile quando si esegue il debug del software basato sulle istruzioni incorporate if-then-else e switch-case nelle tabelle decisionali. È un modo efficace per trovare errori in quali azioni corrispondono a quali condizioni.
2. Indovinare l’errore significa che il tester progetta casi di test in base alla propria intuizione ed esperienza nei test precedenti. Lo usano per determinare cosa può causare il malfunzionamento del software o la visualizzazione di errori.
3. Il test di tutte le coppie è una tecnica utilizzata per testare tutte le possibili combinazioni discrete di ciascuna coppia di parametri di input. Questo aiuta davvero a trovare bug comuni che di solito sono nascosti nelle interazioni tra coppie di parametri.
4. La tecnica di partizionamento d’equivalenza implica la divisione dei dati di input in diverse partizioni più piccole, classi di dati equivalenti, da cui è possibile derivare i casi di test. La tecnica viene utilizzata per creare un test case che copre ogni partizione contemporaneamente, riducendo il tempo necessario per il test.

Vantaggi e svantaggi dei test Black-Box

I test black-box possono davvero aiutare a identificare qualsiasi ambiguità, vaghezza e contraddizione nelle specifiche funzionali. Consente ai tester di valutare e aumentare la qualità dell’implementazione della funzionalità senza interferire direttamente con i grandi segmenti di codice del software.

Il test black-box è del tutto imparziale perché il test viene eseguito da un team indipendente, che separa il punto di vista degli utenti finali da quello degli sviluppatori. Tra i tre metodi, il test black-box offre lo sviluppo di test case più veloce, poiché non richiede conoscenze di programmazione e può essere facilmente eseguito da tester senza un background tecnico.

Tuttavia, il metodo può essere applicato efficacemente solo per testare piccoli pezzi di software. Testare a fondo software complesso di grandi dimensioni utilizzando questo metodo si rivelerebbe piuttosto inefficiente e richiederebbe anche molto tempo. Inoltre, questo metodo richiede specifiche chiare e complete per essere efficiente. In caso contrario, sarà estremamente difficile progettare casi di test e gli scenari forniranno una copertura molto limitata.

Test White-Box

A differenza del test black-box che si concentra sulla funzionalità, l’obiettivo del metodo di test white-box è quello di eseguire l’analisi della struttura interna del software e della logica sottostante. Il test white box è quindi talvolta chiamato test strutturale o test guidato dalla logica. Questo metodo richiede molto tempo e richiede ai tester di avere forti capacità di codifica, piena conoscenza del software che stanno testando e accesso a tutti i documenti di codice sorgente e architettura, altrimenti i tester non saranno in grado di progettare casi di test adeguati.

Quindi, il test white box viene solitamente eseguito da sviluppatori professionisti che applicano la loro esperienza per ottenere una prospettiva interna sulla struttura, capire cosa sta succedendo esattamente nel codice sorgente e correggere ciò che non funziona come previsto. Oltre alla conoscenza approfondita, il metodo richiede anche strumenti specializzati per l’analisi del codice sorgente e il debug.

I tester studiano a fondo il codice e altri aspetti interni del software dato, determinano tutti gli input validi e non validi, quindi verificano gli output rispetto ai risultati attesi. Controllano le istruzioni e le condizioni, i percorsi del codice e i flussi di dati per assicurarsi che non vi siano errori nascosti o elementi soggetti a difetti.

Il white box testing può essere applicato a livello di unit test, ma oggi viene utilizzato principalmente per i test di integrazione e di regressione. Il metodo consente ai tester di controllare i percorsi all’interno delle unità per difetti del codice e altri problemi che impedirebbero al software di funzionare come previsto. Questo viene fatto prima che avvenga qualsiasi integrazione con codice precedentemente testato, il che riduce il rischio di ottenere errori in seguito nello sviluppo.

Nel test di integrazione, il metodo aiuta ad analizzare le interazioni tra diverse interfacce e sottosistemi. Durante i test di regressione, il metodo white box può essere applicato in modo molto efficace attraverso l’utilizzo di casi di test white box riciclati a livello di test di unità e di integrazione.

Alcune delle più comuni tecniche di progettazione di test white box includono:

1. Il test del flusso di controllo è una strategia di test strutturale che utilizza i flussi di controllo del software per testare la logica del codice eseguendo i valori di input e controllando se soddisfano i risultati richiesti.
2. Il test del flusso di dati rileva l’uso improprio dei valori dei dati e le anomalie del flusso di dati create da errori di codifica. La tecnica si concentra sull’acquisizione di aree pericolose di codici in modo che possano essere condotti ulteriori test per correggere o eliminare questi errori.
3. Non c’è sempre un flusso continuo di codice. A volte il codice si ramifica per eseguire particolari funzioni che coprono diverse condizioni vero/falso. La tecnica di test dei rami si concentra sulla convalida di questi rami e sull’eliminazione delle anomalie.

Vantaggi e svantaggi dei test White-Box

Rispetto al test della scatola nera, il metodo della scatola bianca è come un colpo di precisione che rivela errori nel codice nascosto rimuovendo le righe extra. Una conoscenza così approfondita del codice sorgente facilita la gestione degli effetti collaterali, il che è molto utile. Consente inoltre la tracciabilità di ogni test a livello di codice sorgente, dove ogni futura modifica può essere facilmente acquisita nei test appena aggiunti o modificati.

Espone ogni collo di bottiglia non appariscente nel codice, fornisce al team di sviluppo la massima copertura e un feedback chiaro e conciso. Ciò rende più facile per il team di sviluppo ridurre il debito tecnico ottimizzando e mantenendo la qualità del codice, soprattutto perché anche i test white box possono essere automatizzati.

Automatizzati o meno, tuttavia, i test white-box di solito richiedono molto tempo e sono complessi. L’approccio richiede ai tester di avere competenze di programmazione di alto livello e una conoscenza approfondita a livello di codice del software che stanno testando. Implica l’assunzione di ingegneri di prim’ordine affinché i test siano efficienti, il che rende anche il metodo molto più costoso.

I risultati del test sono anche strettamente legati al modo in cui il codice è stato scritto. Se il codice legato alla stessa funzionalità viene modificato, invalida le ipotesi precedenti, il che può comportare un test case fallito con falsi positivi. Inoltre, mentre il metodo della scatola nera brilla nei test funzionali, il test della scatola bianca non sarà in grado di fornire risultati, poiché si concentra solo sullo stato esistente del software. Ciò significa che non sarà in grado di fornire alcun feedback sulla funzionalità mancante, lasciando molti percorsi non testati.

Test Gray-Box

Come già detto, i test black-box e white-box hanno un focus diverso, mostrando vantaggi significativi in ​​una cosa pur essendo inefficienti o presentando gravi difetti nell’altro. Il test gray-box, a sua volta, offre i vantaggi dei metodi di test black-box e white-box, neutralizzando la maggior parte dei difetti attraverso la combinazione efficace ed equilibrata dei due.

Il metodo gray-box aumenta la copertura delle tecniche di test concentrandosi su tutti i livelli del software testato indipendentemente dalla sua complessità. Mentre i tester black-box si assicurano che tutto sia a posto con interfacce e funzionalità, e i tester white-box scavano nella struttura interna e correggono il codice sorgente del software, il test gray-box si occupa di entrambi allo stesso tempo in modo non intrusivo maniera.

Il metodo gray-box si rivolge a sistemi complessi con un semplice approccio black-box, che consente praticamente a chiunque, dagli sviluppatori ai tester agli utenti finali, di eseguire i test. Per progettare casi di test, tuttavia, un ingegnere richiede una conoscenza parziale della struttura interna, inclusa la documentazione sulle strutture dati, sull’architettura e sulle specifiche funzionali del software. I casi di test generati hanno lo scopo di trovare ed eliminare i difetti nella struttura e colmare eventuali lacune che consentirebbero un utilizzo improprio del software.

Il test gray-box si rivela molto utile a livello di test di integrazione. È adatto per testare le applicazioni web perché non hanno codice sorgente o binari, il che le rende impossibili da testare usando il metodo white-box. Il test gray-box può essere applicato anche al test del dominio aziendale per confermare che il software soddisfa i requisiti.

Alcune delle più comuni tecniche di progettazione dei test gray-box includono:

1. Il test della matrice traccia e mappa i requisiti degli utenti per assicurarsi che tutto sia coperto nei casi di test. Ciò semplifica l’identificazione di eventuali funzionalità mancanti. È come un rapporto sullo stato che verifica che la copertura del test sia completa.
2. Il test di regressione è fondamentalmente un’analisi dell’impatto del cambiamento del software. Implica il controllo se il software funziona correttamente dopo le modifiche. Questa tecnica viene utilizzata per assicurarsi che non siano presenti nuovi bug e che nulla ostacoli la funzionalità esistente.
3. La tecnica di test pattern analizza i difetti riscontrati in precedenza nella costruzione, progettazione e architettura del software in fase di test. Questa analisi viene applicata per trovare la causa principale, la ragione specifica alla base di un determinato difetto e impedire che si ripeta.

Vantaggi e svantaggi dei test Gray-Box

Il metodo di test gray-box offre vantaggi combinati del test black-box e del test white-box, eliminando la maggior parte dei loro svantaggi. Il metodo è molto non intrusivo in quanto si basa su specifiche funzionali, interfacce e documentazione che offre ai tester una sbirciatina nell’architettura del software piuttosto che il pieno accesso al codice sorgente o ai binari.

Ciò significa anche che esiste una linea chiara tra tester e sviluppatori che rende questo metodo di test completamente imparziale. Inoltre, il test gray-box consente l’authoring intelligente dei test: scenari di test eccezionali per analizzare i tipi di dati, i protocolli di comunicazione, le eccezioni, ecc.

Il metodo richiede un’eccellente gestione del progetto, tuttavia, poiché il test può essere ridondante se lo sviluppatore ha già eseguito i relativi casi di test. A causa della conoscenza limitata della struttura interna del software e del mancato accesso al suo codice sorgente, il test gray-box fornisce solo una copertura parziale del test con molti percorsi di codice non testati, il che lo rende anche inadatto per il test degli algoritmi. Ultimo ma non meno importante, è molto difficile associare l’identificazione dei difetti nei sistemi distribuiti utilizzando il metodo gray-box.