黑盒測試（Black-box Testing，又稱為功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試）是把測試對象看作一個黑盒子。利用黑盒測試法進行動態(tài)測試時，需要測試軟件產(chǎn)品的功能，不需測試軟件產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程。
采用黑盒技術(shù)設(shè)計測試用例的方法有：等價類劃分、邊界值分析、錯誤推測、因果圖和綜合策略。
黑盒測試注重于測試軟件的功能性需求，也即黑盒測試使軟件工程師派生出執(zhí)行程序所有功能需求的輸入條件。黑盒測試并不是白盒測試的替代品，而是用于輔助白盒測試發(fā)現(xiàn)其他類型的錯誤。
黑盒測試試圖發(fā)現(xiàn)以下類型的錯誤：
1）功能錯誤或遺漏；
2）界面錯誤；
3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤；
4）性能錯誤；
5）初始化和終止錯誤。
一、黑盒測試的測試用例設(shè)計方法
· 等價類劃分方法
· 邊界值分析方法
· 錯誤推測方法
· 因果圖方法
· 判定表驅(qū)動分析方法
· 正交實驗設(shè)計方法
· 功能圖分析方法
等價類劃分：
是把所有可能的輸入數(shù)據(jù)，即程序的輸入域劃分成若干部分（子集），然后從每一個子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測試用例。該方法是一種重要的，常用的黑盒測試用例設(shè)計方法。
1） 劃分等價類： 等價類是指某個輸入域的子集合。在該子集合中，各個輸入數(shù)據(jù)對于揭露程序中的錯誤都是等效的。并合理地假定：測試某等價類的代表值就等于對這一類其它值的測試。因此，可以把全部輸入數(shù)據(jù)合理劃分為若干等價類，在每一個等價類中取一個數(shù)據(jù)作為測試的輸入條件，就可以用少量代表性的測試數(shù)據(jù)。取得較好的測試結(jié)果。等價類劃分可有兩種不同的情況：有效等價類和無效等價類。
有效等價類：是指對于程序的規(guī)格說明來說是合理的，有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。利用有效等價類可檢驗程序是否實現(xiàn)了規(guī)格說明中所規(guī)定的功能和性能。
無效等價類：與有效等價類的定義恰巧相反。
設(shè)計測試用例時，要同時考慮這兩種等價類。因為，軟件不僅要能接收合理的數(shù)據(jù)，也要能經(jīng)受意外的考驗。這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性。
2）劃分等價類的方法：下面給出六條確定等價類的原則。
① 在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。
② 在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個有效等價類和一個無效等價類。
③ 在輸入條件是一個布爾量的情況下，可確定一個有效等價類和一個無效等價類。
④ 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值（假定n個），并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確立n個有效等價類和一個無效等價類。
⑤ 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下，可確立一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則）。
⑥ 在確知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應(yīng)再將該等價類進一步的劃分為更小的等價類。
3）設(shè)計測試用例：在確立了等價類后，可建立等價類表，列出所有劃分出的等價類：
輸入條件 有效等價類 無效等價類
然后從劃分出的等價類中按以下三個原則設(shè)計測試用例：
① 為每一個等價類規(guī)定一個的編號。
② 設(shè)計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價類，重復(fù)這一步。直到所有的有效等價類都被覆蓋為止。
③ 設(shè)計一個新的測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步。直到所有的無效等價類都被覆蓋為止。
邊界值分析法
邊界值分析方法是對等價類劃分方法的補充。
（1）邊界值分析方法的考慮：
長期的測試工作經(jīng)驗告訴我們，大量的錯誤是發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發(fā)生在輸入輸出范圍的內(nèi)部。因此針對各種邊界情況設(shè)計測試用例，可以查出更多的錯誤。
使用邊界值分析方法設(shè)計測試用例，首先應(yīng)確定邊界情況。通常輸入和輸出等價類的邊界，就是應(yīng)著重測試的邊界情況。應(yīng)當(dāng)選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測試數(shù)據(jù)，而不是選取等價類中的典型值或任意值作為測試數(shù)據(jù)。
（2）基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則：
1）如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，則應(yīng)取剛達到這個范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數(shù)據(jù)。
2）如果輸入條件規(guī)定了值的個數(shù)，則用個數(shù)，最小個數(shù)，比最小個數(shù)少一，比個數(shù)多一的數(shù)作為測試數(shù)據(jù)。
3）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件，使用前面的原則1）。
4）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件，應(yīng)用前面的原則2）。
5）如果程序的規(guī)格說明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應(yīng)選取集合的第一個元素和最后一個元素作為測試用例。
6）如果程序中使用了一個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)選擇這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測試用例。
7）分析規(guī)格說明，找出其它可能的邊界條件。
錯誤推測法
錯誤推測法： 基于經(jīng)驗和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤， 從而有針對性的設(shè)計測試用例的方法。
錯誤推測方法的基本思想： 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，根據(jù)他們選擇測試用例。 例如， 在單元測試時曾列出的許多在模塊中常見的錯誤。 以前產(chǎn)品測試中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯誤等， 這些就是經(jīng)驗的總結(jié)。 還有， 輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)為0的情況。 輸入表格為空格或輸入表格只有一行。 這些都是容易發(fā)生錯誤的情況。 可選擇這些情況下的例子作為測試用例。
因果圖方法
前面介紹的等價類劃分方法和邊界值分析方法，都是著重考慮輸入條件，但未考慮輸入條件之間的聯(lián)系， 相互組合等。 考慮輸入條件之間的相互組合，可能會產(chǎn)生一些新的情況。 但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情， 即使把所有輸入條件劃分成等價類，他們之間的組合情況也相當(dāng)多。 因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合，相應(yīng)產(chǎn)生多個動作的形式來考慮設(shè)計測試用例。 這就需要利用因果圖（邏輯模型）。
因果圖方法最終生成的就是判定表。 它適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況。
利用因果圖生成測試用例的基本步驟：
（1） 分析軟件規(guī)格說明描述中， 那些是原因（即輸入條件或輸入條件的等價類），那些是結(jié)果（即輸出條件）， 并給每個原因和結(jié)果賦予一個標(biāo)識符。
（2） 分析軟件規(guī)格說明描述中的語義。找出原因與結(jié)果之間， 原因與原因之間對應(yīng)的關(guān)系。 根據(jù)這些關(guān)系，畫出因果圖。
（3） 由于語法或環(huán)境限制， 有些原因與原因之間，原因與結(jié)果之間的組合情況不不可能出現(xiàn)。 為表明這些特殊情況， 在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。
（4） 把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。
（5） 把判定表的每一列拿出來作為依據(jù)，設(shè)計測試用例。
從因果圖生成的測試用例（局部，組合關(guān)系下的）包括了所有輸入數(shù)據(jù)的取TRUE與取FALSE的情況，構(gòu)成的測試用例數(shù)目達到最少，且測試用例數(shù)目隨輸入數(shù)據(jù)數(shù)目的增加而線性地增加。
前面因果圖方法中已經(jīng)用到了判定表。判定表（DECision Table）是分析和表達多邏輯條件下執(zhí)行不同操作的情況下的工具。在程序設(shè)計發(fā)展的初期，判定表就已被當(dāng)作編寫程序的輔助工具了。由于它可以把復(fù)雜的邏輯關(guān)系和多種條件組合的情況表達得既具體又明確。
采用黑盒技術(shù)設(shè)計測試用例的方法有：等價類劃分、邊界值分析、錯誤推測、因果圖和綜合策略。
黑盒測試注重于測試軟件的功能性需求，也即黑盒測試使軟件工程師派生出執(zhí)行程序所有功能需求的輸入條件。黑盒測試并不是白盒測試的替代品，而是用于輔助白盒測試發(fā)現(xiàn)其他類型的錯誤。
黑盒測試試圖發(fā)現(xiàn)以下類型的錯誤：
1）功能錯誤或遺漏；
2）界面錯誤；
3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤；
4）性能錯誤；
5）初始化和終止錯誤。
一、黑盒測試的測試用例設(shè)計方法
· 等價類劃分方法
· 邊界值分析方法
· 錯誤推測方法
· 因果圖方法
· 判定表驅(qū)動分析方法
· 正交實驗設(shè)計方法
· 功能圖分析方法
等價類劃分：
是把所有可能的輸入數(shù)據(jù)，即程序的輸入域劃分成若干部分（子集），然后從每一個子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測試用例。該方法是一種重要的，常用的黑盒測試用例設(shè)計方法。
1） 劃分等價類： 等價類是指某個輸入域的子集合。在該子集合中，各個輸入數(shù)據(jù)對于揭露程序中的錯誤都是等效的。并合理地假定：測試某等價類的代表值就等于對這一類其它值的測試。因此，可以把全部輸入數(shù)據(jù)合理劃分為若干等價類，在每一個等價類中取一個數(shù)據(jù)作為測試的輸入條件，就可以用少量代表性的測試數(shù)據(jù)。取得較好的測試結(jié)果。等價類劃分可有兩種不同的情況：有效等價類和無效等價類。
有效等價類：是指對于程序的規(guī)格說明來說是合理的，有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。利用有效等價類可檢驗程序是否實現(xiàn)了規(guī)格說明中所規(guī)定的功能和性能。
無效等價類：與有效等價類的定義恰巧相反。
設(shè)計測試用例時，要同時考慮這兩種等價類。因為，軟件不僅要能接收合理的數(shù)據(jù)，也要能經(jīng)受意外的考驗。這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性。
2）劃分等價類的方法：下面給出六條確定等價類的原則。
① 在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。
② 在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個有效等價類和一個無效等價類。
③ 在輸入條件是一個布爾量的情況下，可確定一個有效等價類和一個無效等價類。
④ 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值（假定n個），并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確立n個有效等價類和一個無效等價類。
⑤ 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下，可確立一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則）。
⑥ 在確知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應(yīng)再將該等價類進一步的劃分為更小的等價類。
3）設(shè)計測試用例：在確立了等價類后，可建立等價類表，列出所有劃分出的等價類：
輸入條件 有效等價類 無效等價類
然后從劃分出的等價類中按以下三個原則設(shè)計測試用例：
① 為每一個等價類規(guī)定一個的編號。
② 設(shè)計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價類，重復(fù)這一步。直到所有的有效等價類都被覆蓋為止。
③ 設(shè)計一個新的測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步。直到所有的無效等價類都被覆蓋為止。
邊界值分析法
邊界值分析方法是對等價類劃分方法的補充。
（1）邊界值分析方法的考慮：
長期的測試工作經(jīng)驗告訴我們，大量的錯誤是發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發(fā)生在輸入輸出范圍的內(nèi)部。因此針對各種邊界情況設(shè)計測試用例，可以查出更多的錯誤。
使用邊界值分析方法設(shè)計測試用例，首先應(yīng)確定邊界情況。通常輸入和輸出等價類的邊界，就是應(yīng)著重測試的邊界情況。應(yīng)當(dāng)選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測試數(shù)據(jù)，而不是選取等價類中的典型值或任意值作為測試數(shù)據(jù)。
（2）基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則：
1）如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，則應(yīng)取剛達到這個范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數(shù)據(jù)。
2）如果輸入條件規(guī)定了值的個數(shù)，則用個數(shù)，最小個數(shù)，比最小個數(shù)少一，比個數(shù)多一的數(shù)作為測試數(shù)據(jù)。
3）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件，使用前面的原則1）。
4）根據(jù)規(guī)格說明的每個輸出條件，應(yīng)用前面的原則2）。
5）如果程序的規(guī)格說明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應(yīng)選取集合的第一個元素和最后一個元素作為測試用例。
6）如果程序中使用了一個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)選擇這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測試用例。
7）分析規(guī)格說明，找出其它可能的邊界條件。
錯誤推測法
錯誤推測法： 基于經(jīng)驗和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤， 從而有針對性的設(shè)計測試用例的方法。
錯誤推測方法的基本思想： 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，根據(jù)他們選擇測試用例。 例如， 在單元測試時曾列出的許多在模塊中常見的錯誤。 以前產(chǎn)品測試中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯誤等， 這些就是經(jīng)驗的總結(jié)。 還有， 輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)為0的情況。 輸入表格為空格或輸入表格只有一行。 這些都是容易發(fā)生錯誤的情況。 可選擇這些情況下的例子作為測試用例。
因果圖方法
前面介紹的等價類劃分方法和邊界值分析方法，都是著重考慮輸入條件，但未考慮輸入條件之間的聯(lián)系， 相互組合等。 考慮輸入條件之間的相互組合，可能會產(chǎn)生一些新的情況。 但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情， 即使把所有輸入條件劃分成等價類，他們之間的組合情況也相當(dāng)多。 因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合，相應(yīng)產(chǎn)生多個動作的形式來考慮設(shè)計測試用例。 這就需要利用因果圖（邏輯模型）。
因果圖方法最終生成的就是判定表。 它適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況。
利用因果圖生成測試用例的基本步驟：
（1） 分析軟件規(guī)格說明描述中， 那些是原因（即輸入條件或輸入條件的等價類），那些是結(jié)果（即輸出條件）， 并給每個原因和結(jié)果賦予一個標(biāo)識符。
（2） 分析軟件規(guī)格說明描述中的語義。找出原因與結(jié)果之間， 原因與原因之間對應(yīng)的關(guān)系。 根據(jù)這些關(guān)系，畫出因果圖。
（3） 由于語法或環(huán)境限制， 有些原因與原因之間，原因與結(jié)果之間的組合情況不不可能出現(xiàn)。 為表明這些特殊情況， 在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。
（4） 把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。
（5） 把判定表的每一列拿出來作為依據(jù)，設(shè)計測試用例。
從因果圖生成的測試用例（局部，組合關(guān)系下的）包括了所有輸入數(shù)據(jù)的取TRUE與取FALSE的情況，構(gòu)成的測試用例數(shù)目達到最少，且測試用例數(shù)目隨輸入數(shù)據(jù)數(shù)目的增加而線性地增加。
前面因果圖方法中已經(jīng)用到了判定表。判定表（DECision Table）是分析和表達多邏輯條件下執(zhí)行不同操作的情況下的工具。在程序設(shè)計發(fā)展的初期，判定表就已被當(dāng)作編寫程序的輔助工具了。由于它可以把復(fù)雜的邏輯關(guān)系和多種條件組合的情況表達得既具體又明確。