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软件测试 - 数据库测试

作为一名软件工程师，你肯定知道数据库在整个软件系统中的重要性。它就像是软件的“心脏”，存储和管理着所有的数据。而数据库测试，就是确保这个“心脏”能够正常跳动的关键环节。接下来，我将带你深入了解数据库测试，包括它的定义、重要性、类型、实施过程，以及它的优缺点，让你在开发过程中更好地保证数据的准确性和完整性。

什么是数据库测试？​

数据库是一个有组织的数据集合，这些数据被电子化地存储和访问，方便用户进行管理、更新和检索。小的数据库可以存储在文件系统中，而大型数据库通常托管在云存储上。

而数据库测试（Database Testing）就是一种用于检查数据库的完整性、一致性、架构、表、触发器等情况的软件测试类型。它涉及创建复杂的查询来对数据库进行负载或压力测试，并检查其响应性。数据库测试通常包括用户界面（UI）层、业务层、数据访问层和数据库的分层过程。

数据库测试的重要性​

以下是进行数据库测试的一些原因：

  1. 确保数据库效率：数据库测试有助于确保数据库的效率、最大稳定性、性能和安全性。
  2. 确保信息有效性：数据库测试有助于确保存储在数据库中的数据值和信息是有效的。
  3. 防止数据丢失：数据库测试有助于防止数据丢失，并保存已终止事务的数据。

用户界面测试 vs 数据库测试​

用户界面测试与数据库测试的区别：

参数用户界面测试数据库测试
别称前端测试或图形用户界面（GUI）测试后端测试或数据测试
所需知识测试人员需要了解业务需求以及自动化框架和工具的使用测试人员需要了解数据库技术，如 SQL
目的用户界面测试关注软件应用的外观和感觉数据库测试关注数据完整性、验证数据重复等
测试内容文本框、按钮、下拉选择、应用的外观和感觉等架构、列、数据库表等
用于验证
  • 图像显示
  • 页面导航
  • 按钮和日历
  • 下拉选择
  • 触发器的存储过程
  • 数据库服务器验证
  • 数据重复
  • 列（Columns）

数据库测试的类型​

数据库测试可以分为以下三种类型：

1. 结构测试（Structural Testing）​

结构数据库测试用于验证数据存储库中的所有元素，这些元素用于数据存储，不允许最终用户直接访问。结构测试的类型包括：

  • 架构测试（Schema Testing）：也称为映射测试，用于验证各种架构格式，检查未映射的表/视图/列，并提供数据库架构验证工具。
  • 数据库表和列测试：验证数据库字段和列映射在后端和前端的兼容性，检测和验证未映射的数据库表/列，验证数据库字段和列的长度和命名规范。
  • 数据库服务器验证：验证数据库服务器配置，确保用户仅执行授权操作，并确保数据库服务器能够满足最大用户事务量的需求。

2. 功能测试（Functional Testing）​

功能数据库测试确保最终用户执行的事务与业务需求一致。功能测试的类型包括：

  • 黑盒测试：检查各种功能，验证数据库的集成，验证从函数输入和输出的数据。
  • 白盒测试：涉及数据库的内部结构，需要测试数据库触发器和逻辑视图，支持数据库重构。

3. 非功能测试（Non-Functional Testing）​

非功能测试包括以下几种测试：

  • 负载测试（Load Testing）：负载测试是一种性能测试，用于确定系统、软件产品或软件应用在真实负载条件下的性能。负载测试确定应用在多个用户同时使用时的行为，并在不同负载条件下测量系统的响应。
  • 压力测试（Stress Testing）：压力测试是一种软件测试技术，通过超出正常操作范围的测试来确定软件的鲁棒性。压力测试强调在高负载下的鲁棒性、可用性和错误处理，而不是正常情况下的正确行为。
  • 安全测试（Security Testing）：安全测试是一种软件测试，用于发现系统中的漏洞，并确定系统数据和资源是否受到可能入侵者的保护。它确保软件系统和应用免受任何可能造成损失的威胁或风险。
  • 可用性测试（Usability Testing）：从最终用户的角度出发，确定系统是否易于使用。
  • 兼容性测试（Compatibility Testing）：检查软件在不同平台/环境下的兼容性（运行能力）。

数据库测试的流程​

  1. 测试环境搭建：数据库测试从搭建测试环境开始，为测试过程提供良好的质量保证。
  2. 测试场景生成：在搭建好测试环境后，设计测试用例以进行测试。测试场景涉及数据库的不同输入和事务。
  3. 测试执行：这是测试过程的核心阶段，进行测试的执行。主要涉及为测试过程设计的测试用例的执行。
  4. 分析：执行阶段结束后，对整个过程和获得的输出进行分析。检查测试过程是否按预期进行。
  5. 记录缺陷：记录缺陷也称为提交报告。在这一最后阶段，测试人员将系统数据库中发现的缺陷告知开发人员。

数据库测试的目标​

1. 数据映射（Data Mapping）​

  • 检查用户界面或前端表单中的字段是否与数据库表中的对应字段一致映射。
  • 验证应用程序与后端数据库之间传递的数据。
  • 测试工程师验证在前端执行特定操作时，后端是否使用了正确的 CRUD（创建、检索、更新和删除）活动，以及用户操作是否有效。

2. 事务的 ACID 属性（ACID Properties of Transactions）​

每个数据库执行的事务都必须遵循以下四个属性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。

  1. 原子性（Atomicity）：数据库事务是原子的，即如果对数据执行了事务，则应完全执行或根本不执行。因此，事务的结果要么是成功，要么是失败。这也可以称为全有或全无。
  2. 一致性（Consistency）：数据库状态应在事务完成后保持有效并得以保留。
  3. 隔离性（Isolation）：多个事务可以同时执行而不相互影响并改变数据库状态。即使两个或多个事务同时发生，数据库也应保持一致。
  4. 持久性（Durability）：如果提交了事务，则无论外部因素的影响如何，都将保留对数据的修改。

3. 数据完整性（Data Integrity）​

  • 共享数据的最新和最准确的值应出现在所有表单和屏幕上。
  • 值不应在一个屏幕上更新而在另一个屏幕上显示旧值。
  • 状态也应同时更新。
  • 重点是测试数据库中存储的数据的一致性和准确性，以便获得预期的结果。

4. 业务规则的准确性（Accuracy of Business Rules）​

  • 复杂的数据库导致出现复杂的组件，如关系约束、触发器和存储过程。
  • 因此，测试人员需要提出适当的 SQL 查询来验证复杂对象。

数据库测试的成分​

  1. 事务（Transactions）：事务涉及数据的访问和检索。因此，在事务过程中应遵循 ACID 属性。
  2. 数据库架构（Database Schema）：它是数据库中数据组织的设计或结构。可以使用 SchemaCrawler 这样的工具，它是一个免费的数据库发现和理解工具，也可以使用正则表达式。
  3. 触发器（Triggers）：当特定表中发生特定事件时，会自动触发执行。白盒测试和黑盒测试都有其程序和规则，有助于精确测试触发器。
  4. 存储过程（Stored Procedures）：它是控制数据库中事务的语句或函数的集合。存储过程系统用于多个应用程序，其中数据存储在 RDBMS 中。可以使用白盒测试和黑盒测试来测试存储过程。
  5. 字段约束（Field Constraints）：涉及默认值、唯一值和外键。测试字段约束涉及验证从 SQL 命令检索到的结果。

自动化如何帮助数据库测试​

自动化在软件测试中有助于自动化重复性任务，从而减少人工工作，帮助测试工程师专注于更重要的功能。以下是自动化可以在数据库测试中帮助测试工程师的一些场景：

  1. 频繁更改的应用程序：在敏捷方法中，每个冲刺结束时都有新版本发布到生产环境。但通过自动化最近冲刺中保持不变的功能，测试工程师可以专注于新的修改需求，因为完成一轮测试至少需要 3 周时间。
  2. 更容易监控变化：通过自动化的监控过程，更容易发现由于人为错误或其他问题导致一组数据损坏的变化，并尽快修复它们。
  3. 数据库架构的修改：每次修改数据库架构时，都需要进行深入测试以确保一切正常运行。如果手动完成，这是一个耗时的过程。

数据库测试中常见的问题​

以下是数据库测试的一些挑战及其解决方案：

  1. 数据库结构频繁更改：数据库测试人员需要根据实施时修改的特定结构创建测试用例，并尽可能早地拦截修改及其影响。
  2. 确定事务状态耗时：整体规划和时间安排应有组织，以避免后期出现额外的时间和成本问题。
  3. 数据修改不当：最好的解决方案是实施访问控制，限制对数据修改的权限，仅允许少数人进行编辑和删除操作。
  4. 获取数据耗时且成本高：需要在项目时间线、预期质量和数据负载之间保持平衡。

数据库测试的工具​

下面介绍几种可用于数据库测试的自动化工具：

1. Apache JMeter​

Apache JMeter 是一个开源的性能测试工具，用于测试数据库和 Web 应用的性能。它支持负载测试、压力测试和功能测试，是一个多功能的数据库测试工具。

  • 支持分布式测试，用于负载测试和可扩展性测试。
  • 支持多种协议，如 LDAP、JDBC 等。
  • 可与其他测试工具和框架集成。

2. DbFit​

DbFit 是一个开源工具，帮助创建和维护自动化数据库测试。它可以与交付工具集成，以帮助自动化测试。

  • 支持版本控制、数据驱动测试等功能。
  • 轻量级且易于安装。
  • 提供简单易懂的语法，用于创建测试用例。

3. SQLTest​

SQLTest 是一个专门针对 SQL Server 数据库设计的数据库测试工具。它允许轻松创建和运行自动化测试。

  • 支持自动化测试存储过程、触发器等。
  • 允许团队成员轻松共享测试套件。
  • 提供每次测试执行后的全面报告，以识别问题。

4. DBUnit​

DBUnit 是一个开源工具，是 JUnit 的扩展。它提供了一个框架，用于创建测试数据、将测试数据插入数据库，并验证执行后的数据是否正确。

  • 易于设置和使用，无需特殊培训或技能。
  • 支持多种数据库，如 MySQL、Oracle、PostgreSQL、SQL Server 等。
  • 可用于单元测试和集成测试。

小结​

数据库测试是确保数据准确、组织良好，并且按照其设计和需求正确运行的关键环节。它就像是数据的质量控制，确保数据在需要时可靠且可访问。通过自动化工具和精心设计的测试流程，你可以有效地提高数据库应用的整体质量，减少数据错误和丢失的风险。