Was ist der Systemtest im Software Testing?

Im Kontext des Software Testings ist der Systemtest eine Teststufe, bei der man das komplette und vollintegrierte Softwareprodukt testet. Dabei prüft man, ob das System als Ganzes die spezifizierten Anforderungen erfüllt und ob alle Komponenten effizient zusammenarbeiten. Neben funktionalen Aspekten beinhaltet der Systemtest auch nicht-funktionale Aspekte wie Leistung, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit.

Systemtests unterscheiden sich von anderen Teststufen, insbesondere von den Unit-Tests und Integrationstests, in ihrem Fokus. Während Unit-Tests einzelne Softwarekomponenten (z.B. Funktionen oder Methoden) testen und Integrationstests die korrekte Interaktion von Komponenten überprüfen, konzentriert sich der Systemtest auf das gesamte Softwareprodukt.

Kurze Zeitreise und ein historischer Überblick über den Systemtest

Die genaue Herkunft des Systemtests als Testmethode lässt sich schwer auf eine einzelne Person oder ein bestimmtes Ereignis zurückführen. Es ist jedoch allgemein anerkannt, dass die Praxis des Software Testings und insbesondere der Systemtests mit der Entwicklung der Softwaretechnik einherging.

In den frühen Tagen der Computertechnik, als man Software noch von Hand mittels Lochkarten programmierte, gab es wenig Bedarf für systematische Tests. Fehler wurden oft „on-the-fly“ während des Betriebs behoben. Mit zunehmender Komplexität der Software und der Entwicklung von höheren Programmiersprachen wurde jedoch ein systematischer Ansatz zur Fehlervermeidung und -erkennung notwendig.

Einen wichtigen Meilenstein für die Entwicklung des Software Testings stellt das Jahr 1972 dar. In diesem Jahr veröffentlichte die US-amerikanische Software-Ingenieurin und Computerwissenschaftlerin Glenford J. Myers das Buch „The Art of Software Testing“, das als eines der ersten umfassenden Werke zum Thema Software Testing gilt. Auch wenn man Myers nicht explizit als „Erfinder“ der Systemtests bezeichnen kann, so hat doch seine Arbeit maßgeblich dazu beigetragen, das Bewusstsein für die Notwendigkeit des Software Testings und die Entwicklung von standardisierten Testverfahren zu schärfen.

Aktueller Stand der Systemtests

Die Praxis des Systemtests hat sich in den letzten Jahrzehnten weiterentwickelt und professionalisiert. Die Einführung von agilen Methoden in der Softwareentwicklung und das Aufkommen von DevOps haben die Art und Weise, wie Software getestet wird, verändert und den Systemtest weiter in den Mittelpunkt gerückt. Heute ist der Systemtest ein integraler Bestandteil jedes seriösen Softwareentwicklungsprozesses.

Aktuell gibt es verschiedene Tools und Frameworks zur Unterstützung von Systemtests. Dazu gehören sowohl kommerzielle Lösungen als auch Open-Source-Werkzeuge. Mit deren Hilfe kann man Tests automatisiert durchführen und Testergebnisse dokumentieren.

Welche Software-Lösungen gibt es?

Selenium, ein Open-Source–Framework für automatisiertes Testen, JUnit, ein Framework zum Testen von Java-Anwendungen, TestComplete, eine kommerzielle Lösung für automatisiertes Testen, Postman, ein Tool für API-Tests, LoadRunner, eine kommerzielle Lösung für Leistungs- und Lasttests, und Appium, ein Open-Source-Tool für das automatisierte Testen von mobilen Anwendungen.

Fazit

Im Hinblick auf die Zukunft ist zu erwarten, dass die Bedeutung des Systemtests weiter zunehmen wird. Insbesondere vor dem Hintergrund der fortschreitenden Digitalisierung und der damit einhergehenden Komplexität von Software werden zuverlässige und effiziente Testverfahren immer wichtiger.

Insgesamt trägt der Systemtest dazu bei, die Qualität von Software zu sichern und eine zuverlässige und effiziente Leistung des Softwareprodukts zu gewährleisten. Dabei hat er sich seit seinen Anfängen stetig weiterentwickelt und wird auch in Zukunft ein zentraler Bestandteil des Software Testings bleiben.

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Was sind Testrahmengeneratoren?

Testrahmengeneratoren sind Softwaretools, die Testfälle für Software- und Webanwendungen automatisch erstellen. Diese Generatoren nutzen verschiedene Algorithmen und Techniken, um die Ausführung von Testfällen zu automatisieren und zu optimieren. Sie ermöglichen es Entwicklerteams, Testfälle in großem Umfang schnell zu erstellen, was zu effizienteren Tests und einer insgesamt höheren Qualität der Software führt.

Warum sind Testrahmengeneratoren wichtig?

Der Hauptvorteil von Testrahmengeneratoren ist die Geschwindigkeit und Effizienz, mit der sie Testfälle generieren. Im Gegensatz zu manuellen Tests können Generatoren Tests in Sekundenschnelle erstellen und ausführen, was wertvolle Zeit spart. Sie reduzieren auch menschliche Fehler und sorgen für mehr Genauigkeit in den Testergebnissen. Darüber hinaus ermöglichen Testrahmengeneratoren eine bessere Abdeckung von Anwendungsfällen, da sie eine breitere Palette von Szenarien testen können.

Beispiele für Testrahmengeneratoren

Es gibt viele Testrahmengeneratoren auf dem Markt, aber hier sind einige der bekanntesten und am häufigsten verwendeten (Die Links führen zu den ausführlichen Beiträgen zu der jeweiligen Software):

• JUnit: JUnit ist ein einfacher und offener Testrahmengenerator für Java, den man sowohl für Unit-Tests als auch für Integrationstests verwenden kann. Mit JUnit können Entwickler schnell und effizient Testfälle erstellen und ausführen.

• TestNG: TestNG ist ein weiterer Testrahmengenerator für Java, den man für alle Arten von Tests, einschließlich Unit-, Funktions- und Integrationstests, verwenden kann. TestNG bietet erweiterte Funktionen und Flexibilität und man kann es in verschiedenen Entwicklungsumgebungen verwenden.

• PyTest: PyTest ist ein Testrahmengenerator für Python, der für seine Einfachheit und Leistungsfähigkeit bekannt ist. Man kann PyTest für eine Vielzahl von Testarten, einschließlich Unit-, Funktions- und Integrationstests, verwenden.

• NUnit: NUnit ist ein Testrahmengenerator für .NET, der auf der xUnit-Architektur basiert. Mit NUnit können Entwickler robuste und wiederverwendbare Testfälle für ihre .NET-Anwendungen erstellen.

Fazit

Testrahmengeneratoren sind unverzichtbare Tools für Softwareentwickler und Qualitätssicherungsteams. Sie ermöglichen es Teams, Testfälle schnell zu erstellen und auszuführen, was zu einer höheren Qualität und Zuverlässigkeit der Software führt. Egal, ob man Java, Python oder .NET verwendet, es gibt einen Testrahmengenerator, der den Anforderungen entspricht. Am besten probiert man sie aus und erlebt die Vorteile der Testautomatisierung.

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JUnit wird zur Kompilierzeit als JAR gelinkt. Bei einem JAR handelt es sich um ein Java Archiv (umgangssprachlich wegen der Dateiendung auch JAR-Datei genannt) dient der Gliederung, Verteilung und Bereitstellung von Klassenbibliotheken und ausführbaren Programmen, die in der Programmiersprache Java erstellt wurden. Technisch ist es eine komprimierte Datei im ZIP-Format. Das Archiv enthält kompilierte Java-Klassen (Bytecode) und ggf. weitere Ressourcen. In der Regel umfasst es auch eine oder mehrere Dateien mit Metadaten. Diese haben fest vorgegebene Namen und Strukturen und liegen im Verzeichnis META-INF. Wie es genau funktioniert, schreibe ich in einem zukünftigen Beitrag. Auf jeden Fall kann man sich die Kurzbezeichnung des Archivs als Wortspiel mit dem englischen Wort jar (deutsch: „Gefäß“) ganz gut merken.

Die neueste Version des Frameworks, JUnit 5, befindet sich im Paket org.junit.jupiter. Die Vorgängerversionen JUnit 4 und JUnit 3 waren unter den Paketen org.junit bzw. junit.framework zu finden.

Eine im Jahr 2013 durchgeführte Umfrage unter 10.000 auf GitHub gehosteten Java-Projekten ergab, dass JUnit (gleichauf mit slf4j-api) die am häufigsten eingebundene externe Bibliothek ist. Jede Bibliothek wurde von 30,7 % der Projekte verwendet.

Wie funktioniert JUnit?

Ein JUnit-Test kennt nur zwei Ergebnisse: Entweder der Test gelingt (dann ist dieser „grün“) oder er misslingt (dann ist dieser „rot“). Das Misslingen kann als Ursache einen Fehler (Error) oder ein falsches Ergebnis (Failure) haben. Beides signalisiert via Exception (Eine Ausnahmesituation, normalerweise durch Fehler hervorgerufen). Der Unterschied zwischen den beiden Begriffen liegt darin, dass man Failures erwartet, während Errors eher unerwartet auftreten. 

Technisch betrachtet, sind Failures mittels einer speziellen Exception namens AssertionFailedError gekennzeichnet. Die Interpretation aller übrigen Exceptions erfolgen vom JUnit-Framework durch Errors.

JUnit im Softwareentwicklungsprozess

JUnit ist ein wichtiges Hilfsmittel im Extreme Programming und unterstützt in diesem Zusammenhang die Idee des Extreme Testing. Als Programmierer schreibt man zuerst einen automatisch wiederholbaren (JUnit-)Test und dann den zu testenden Code.

Der Test selbst ist ebenfalls ein Stück Software und ebenso wie der zu testende Code ist dafür die Programmierung notwendig.

Wenn man zu einem späteren Zeitpunkt den Code eines anderen Programmierers zum Ändern beabsichtigt, so ruft man zuerst alle JUnit-Tests auf, um sich zu vergewissern, dass der Code vor der Änderung fehlerfrei ist. Dann führt man die Änderung durch und ruft die JUnit-Tests erneut auf. Misslingen diese, so hat man die Erkenntnis, dass man selbst Fehler gemacht hat und muss diese korrigieren. Dieser Zyklus wiederholt sich so lange, bis alle JUnit-Tests wieder fehlerfrei durchlaufen.

Dieses Verfahren wird auch „testgetriebene Entwicklung“ (englisch test-driven software development) genannt und zählt zu den agilen Methoden. Die Idee dabei ist, fehlerarmen Code zu erzeugen, indem man nichts implementiert, was man nicht auch testet. Entstehen Testfälle erst nach der Entwicklung des Codes, so ist die Wahrscheinlichkeit höher, wichtige Testfälle zu übersehen. Doch darüber habe ich bereits hier einen Artikel geschrieben.

Plugins und Erweiterungen für JUnit

Eine Implementierung von JUnit für Jakarta EE ist Cactus (ehemals J2EEUnit) aus dem Jakarta-Projekt. Seit Java EE 5 haben sich sogenannte Out-of-container-Frameworks (zum Beispiel EJB3Unit) etabliert, die eine Ausführung von Tests außerhalb eines Containers erlauben.

Erweiterungen für JUnit dienen in der Regel für den Einsatz in spezifischen Bereichen (beispielsweise httpsUnit für Webentwicklung, DBUnit für Datenbankentwicklung). Darüber hinaus gibt es noch Plugins für Entwicklungsumgebungen, die den Einsatz innerhalb der Entwicklungsumgebung ermöglichen beziehungsweise erweitern (beispielsweise Infinitest für kontinuierliches Testen oder DJUnit für Berechnung der Code-Abdeckung, englisch Code Coverage, der Tests).

Testabdeckung

Bei der Testabdeckung geht es um das Verhältnis an tatsächlich getroffenen Aussagen eines Tests gegenüber den theoretisch möglich treffbaren Aussagen bzw. der Menge der gewünschten treffbaren Aussagen. Die Testabdeckung spielt als Metrik zur Qualitätssicherung und zur Steigerung der Qualität insbesondere im Maschinenbau und der Softwaretechnik eine große Rolle.

Die Testabdeckung lässt sich durch eine Erhöhung der Zahl an Messungen, Stichproben und Testfällen verbessern. Begrenzt wird die Testabdeckung in der Praxis jedoch durch die Kosten, die mit jedem Test verbunden sind. Doch dies ist ein komplexes Thema, welches ich gerne in einem separaten Beitrag thematisiere.

Fazit

JUnit ist ein einfach zu benutzendes und leichtgewichtiges Framework für die Entwicklung von Softwaretests. Eine Integration in verschiedene IDE’s ist möglich. Dies thematisiere ich aber in den Artikeln zu den einzelnen IDE’s. Diese verlinke ich dann selbstverständlich auch hier. Die Ausführung einzelner Tests oder kompletter Testsuiten ist im Entwicklungsprozess jederzeit möglich. Nur das Programmieren der Tests kann man damit naturgemäß nicht leisten. Jedoch ist die Einstiegshürde für einen relativ guten Entwickler minimal. Es ist dabei sehr zu empfehlen, möglichst frühzeitig mit der Erstellung von Tests zu beginnen! In der Literatur beginnt die Erstellung der Tests, besonders im agilen Umfeld. Zeitgleich mit der Entwicklung selbst. Sie sind der wichtigste Bestandteil der Qualitätssicherung. Insbesondere spätere Änderungen an der Software im Rahmen funktionaler Erweiterungen oder eines Refactorings sind ohne vorhandene Regressionstests oftmals gar nicht durchführbar.

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