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状态机模型与 基于状态的测试 本节要点 几种常用的状态机模型 UML中的Statechat Diagram； FSM； EFSM； 基于状态变迁树的测试用例生成方法； 状态机模型的来源 来源于分析和设计(UML)； 来源于程序代码分析(EFMS)； 状态机模型 状态机是描述系统（软件）状态以及状态变迁过程的数学模型，由一系列的状态、状态的转移和事件组成。 状态机表示一个模型元素在其生命周期中的情况：从该模型元素的开始状态起，响应事件，执行动作，引起转移到新状态，又在新状态下如此动作，直到终结状态。 状态(state)：表示模型元素在生存周期的一种状况，如满足某些条件，进行某种活动等。初始状态、终结状态。 转移(transition)：表示模型元素在不同状态之间的联系。在事件触发下，一个状态可以转移到另一个状态； 事件(event)：一个有意义的出现(Occurrence)的说明。该出现在某个事件和空间点发生，并且立即触发一个状态的转移。 动作(Action)：一个可执行的原子计算，导致状态的变更或返回一个值。 活动(Activity)：在状态机中的一个非原子的操作，由一系列动作组成。 例子：Unix进程的状态和转移 状态机的错误模型（1） 状态错误：程序实现的状态与需求不一致 错误状态：模型元素不可能出现的状态； 不可达状态：从初始状态出发，不能达到的状态； 状态重叠：两个状态之间存在某种重叠，使得模型元素同时出现两种状态； 转移错误：模型元素在状态变迁中的错误 丢失转换：对一个有效的事件没有响应； 不正确的转换：实现中的一个事件使得模型元素变迁到一个不正确的结果状态； 潜行路径：出现一个非法的状态转换； 状态机的错误模型（2） 事件错误 事件丢失：对一类事件没有处理； 不正确的事件：一个事件所代表的出现与定义不同； 多余的事件/陷阱门：接受了没有在需求中定义的事件； 非法消息失效：没有正确处理一个非法消息； 活动/动作错误 丢失动作：对一个转换，实现没有产生任何动作； 不正确动作：对一个转换，实现产生了错误的动作； FSM 状态机模型定义 FSM可以定义为一个四元组：M=∑,S,T,s0; 其中∑是状态机接受的输入集合；S是状态机的状态集合；T是转换集合，T=∑?S?S，e,s1,s2表示状态机处于一个起始状态s1∈S时，接收到一个输入e∈∑，那么状态机的状态将变成s2∈S;s0∈S是状态机M的初始状态； FSM是最为基本的状态机模型； 例子：一个整数栈的状态机模型 一个整数栈，其栈深为5；其主要的操作有pop(), push(int), top()； 栈对操作的约束为：栈空时执行pop()操作无效；栈满时执行push()操作无效； 该栈的状态由栈中已有的整数的数目决定； 例：栈的状态图(FSM) 例：栈的状态图（FSM） 输入集合为：pop,push;初始状态为S0； 状态集合为：{S0,S1,S2,S3,S4,S5}； S0:size=0; S1:size=1; S2:size=2; S3:size=3; S4:size=4; S5:size=5; 转换集合为： pop,S0,S0; push,S0,S1;push,S1,S2; push,S2,S3; push,S3,S4; push,S4,S5; push,S5,S5; pop,S1,S0; pop,S2,S1; pop,S3,S2; pop,S4,S3; pop,S5,S4; 基于状态变迁树的测试用例生成方法 从FSM转化为状态变迁树的基本方法 1、将初始状态作为根节点； 2、从初始状态出发广度优先遍历整个FSM； 将被遍历的节点作为当前节点的的子节点； 若被遍历的节点在从根节点到本节点的路径上出现过，则中止该节点的遍历； 从状态变迁树的根节点出发，到每一叶子节点的路径构成一个测试用例。其中路径上所有的转换构成输入序列，路径上所有的节点构成Oracle的一部分。 例子：一个购物机的例子 一个简化的投币购物机的工作流程 1、投入两个硬币，可以买东西； 2、多了不卖，把多余的硬币退还给顾客； 3、用户可以要求退还硬币。 C++的实现（仅定义部分） class CCoinBox { unsigned totalQtrs; // total quarters collected unsigned curQtrs; // current quarters collected unsigned allowVend; // 1 = vending is allowed public: CCoinBox() { Reset(); } void AddQtr(); // add a q