Was ist White Box Testing und wie wird es durchgeführt?

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White-Box-Tests sind ein wichtiger Teil des Software-Prüfungsprozesses. Sie helfen Fachleuten, das Innenleben der Software zu verstehen und sicherzustellen, dass sie den Unternehmensstandards entspricht. Mit dieser Methode können Sie im Wesentlichen in den Code hineinsehen, um Fehler zu finden und sicherzustellen, dass alles wie vorgesehen funktioniert. 

In diesem Artikel erfahren Sie, was White-Box-Tests sind, warum sie für Sie wichtig sein könnten, welche Arten von White-Box-Tests es gibt und wie man sie durchführt.

Was ist White Box Testing und warum ist es wichtig?

White-Box-Tests sind eine Art der Software-Überprüfung, die durchgeführt wird, um den Betrieb eines Softwareprogramms zu überprüfen und sicherzustellen, dass es mit dem Design des Entwicklers übereinstimmt. Man spricht bei diesen codebasierten Tests auch von Clear Box Testing, Open Box Testing oder Glass Box Testing.

Bei White-Box-Tests geht es um Transparenz und Einsicht. Dabei werden die internen Abläufe einer Anwendung untersucht, einschließlich der Architektur, des Designs und des Codes selbst. Fachleute verwenden White-Box-Tests in vielen verschiedenen Branchen, um zu überprüfen, ob die Technologie ordnungsgemäß funktioniert. So kann beispielsweise ein Elektroingenieur jeden Stromkreis und jede Verbindung in einem elektrischen System genau unter die Lupe nehmen, während ein Softwareentwickler jeden Abschnitt eines Codes einzeln durchläuft.

White-Box-Tests vs. Black-Box-Tests

Wenn es um Softwaretests geht, sind zwei häufig gehörte Begriffe White-Box- und Black-Box-Tests. Beide sind wichtig, um sicherzustellen, dass die Software reibungslos funktioniert und die Anforderungen der Benutzer erfüllt, aber sie gehen an diese Aufgabe unterschiedlich heran.

Beim White-Box-Testing handelt es sich, wie bereits erwähnt, um eine codebasierte Testmethode, die einem Blick in ein durchsichtiges Spielzeug ähnelt, um dessen Mechanik zu verstehen. Die Tester blicken in den eigentlichen Code der Software, ihre Struktur und ihre Funktionsweise. Auf diese Weise erhalten sie einen klaren Einblick in die internen Prozesse und können so bestimmte Bereiche identifizieren, in denen Fehler auftreten könnten.

Umgekehrt ist für Blackbox-Tests keine Kenntnis der internen Mechanismen erforderlich. Stellen Sie sich vor, Sie testen ein Spielzeug, ohne in das Innere zu schauen, und beobachten nur seine Leistung. Bei diesem Ansatz sieht der Tester den Code der Software nicht. Stattdessen konzentriert er sich auf die Eingaben und Ausgaben und stellt sicher, dass sich die Software wie erwartet verhält, ohne unbedingt zu wissen, wie sie zu diesen Ergebnissen kommt.

Beide Methoden sind wichtig und bieten einzigartige Perspektiven. Während White-Box-Tests bestätigen, dass die interne Struktur und die Funktionsweise einwandfrei sind, überprüfen Black-Box-Tests, ob das Programm als Ganzes wie erwartet funktioniert, um das Endziel zu erreichen.

Wann sollten White-Box-Tests eingesetzt werden?

Die Entscheidung, wann White-Box-Tests eingesetzt werden, hängt von den Zielen der Testphase und den verfügbaren Ressourcen ab. Die folgenden Szenarien könnten Sie dazu veranlassen, sich für White Box Testing zu entscheiden:

• Ein tiefes Verständnis der Anwendung ist erforderlich: Wenn Sie die Software auf einer tieferen Ebene verstehen müssen, kann White Box Testing die richtige Wahl sein. Dieser Test konzentriert sich auf die interne Logik des Systems und bietet Einblicke, die bei Black-Box-Tests möglicherweise fehlen.

• Sicherheitsprüfungen: Um sicherzustellen, dass die Software frei von Schwachstellen oder potenziellen Sicherheitslücken ist, können White-Box-Tests eine gute Wahl sein. Durch die Untersuchung des Codes können die Tester Sicherheitslücken aufdecken, die bei einem externen Test möglicherweise nicht sofort sichtbar sind.

• Optimierung: Wenn das Ziel darin besteht, die Leistung zu optimieren, können White-Box-Tests ineffiziente Codeabschnitte oder Prozesse aufzeigen, die Sie straffen sollten. Es hilft den Entwicklern, die effektivste Leistung und das effektivste Design sicherzustellen.

Arten von White-Box-Tests

Sie können zwischen mehreren Arten von White-Box-Tests wählen. Abhängig von Ihrer Codestruktur und den gewählten Testfällen können Sie die folgenden Testarten verwenden.

Pfadüberdeckungstests

Das Ziel von Pfadüberdeckungstests ist es, zu überprüfen, ob Sie jedem einzelnen Pfad in der Software folgen können, ohne auf eine Sackgasse zu stoßen. Es geht darum, jeden möglichen Weg durch den Code zu verifizieren und alle Wege auf ihre Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu testen. Wenn Ihre Software mehrere Wege hat, um eine Funktion oder ein Ergebnis zu erreichen, stellt der Pfad-Test sicher, dass jeder Weg korrekt funktioniert.

Schleifentest

Bei Schleifentests werden die Funktion und Logik von Schleifen innerhalb des Codes überprüft, einschließlich einzelner, verschachtelter und verketteter Schleifen. Auf diese Weise können die Tester sicherstellen, dass der Code dem richtigen Ablauf folgt und dass die Variablen bei der Eingabe in das Programm richtig behandelt werden.

Integrationstests

Integrationstests sind wichtig, um festzustellen, ob alle Code-Einheiten wie erwartet zusammen funktionieren. Wenn Sie diese Tests nicht durchführen, können Probleme auftreten, wenn diese Einheiten untereinander oder mit externen Systemen interagieren oder integriert werden. 

Unit-Tests

Beim Unit-Testing geht es um die einzelnen Bausteine. Sie testen jeden kleinen Teil (oder "Unit") der Software isoliert, um sicherzustellen, dass er für sich allein perfekt funktioniert. Man kann es mit dem Testen einzelner Zutaten vergleichen, bevor man sie zu einem Rezept mischt. Indem man jede Komponente separat validiert, ist es einfacher, Probleme zu erkennen und die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu überprüfen.

Mutationstests

Bei Mutationstests werden von den Entwicklern absichtlich kleinere Fehler oder "Mutationen" in den Softwarecode eingebaut. Anschließend führen Sie die vorhandenen Tests an diesem veränderten Code aus. Wenn die Tests diese absichtlichen Fehler aufdecken, ist dies ein Hinweis auf die Robustheit des Systems; wenn die Tests sie jedoch übersehen, zeigt dies mögliche Lücken im Testprozess auf. Betrachten Sie es als einen Selbstkontrollmechanismus für Testverfahren, der sicherstellt, dass sie so gründlich und effektiv sind wie beabsichtigt.

Vor- und Nachteile von White-Box-Tests

White-Box-Tests bieten mehrere Vorteile, darunter: 

• Umfassende Abdeckung: White-Box-Tests stellen sicher, dass Sie jeden Teil des Codes testen. Diese Gründlichkeit erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler und Inkonsistenzen entdeckt werden.

• Möglichkeiten zur Optimierung: Durch die Untersuchung der Feinheiten des Codes können Sie Ineffizienzen oder Redundanzen aufdecken und so den Weg für Leistungsverbesserungen und Codeoptimierung ebnen.

• Besseres Verständnis des Codes: White-Box-Tests bieten Entwicklern tiefere Einblicke in den Code. Diese Vertrautheit kann zu besseren Design-Entscheidungen in zukünftigen Projekten und zu einer insgesamt verbesserten Kodierungspraxis führen.

• Erhöhte Sicherheit: Sobald Sie die Struktur des Codes verstehen, können Sie potenzielle Sicherheitslücken und Schwachstellen erkennen und die Software sicherer machen.

• Verbesserte Automatisierung: Mit einem tiefen Verständnis der Codestruktur wird es einfacher, White-Box-Tests zu automatisieren, wodurch wiederkehrende Tests effizienter werden.

White-Box-Tests können auch einige Nachteile haben. Einige dieser Nachteile werden häufig genannt:

• Erhöhte Komplexität: Da White-Box-Tests eine eingehende Analyse der internen Strukturen und der Logik des Codes erfordern, können sie insbesondere bei großen Softwaresystemen sehr komplex werden. 

• Fragilität der Testfälle: Da White-Box-Tests eng mit dem internen Code verknüpft sind, können selbst kleine Änderungen an der Codebasis häufige Aktualisierungen erforderlich machen.

• Fortgeschrittene Kenntnisse erforderlich: Da White-Box-Tests auf der Kenntnis der internen Strukturen der Software beruhen, erfordert die Durchführung dieser Art von Tests mehr Wissen und Erfahrung als andere Arten von Softwaretests wie Gray-Box- oder Black-Box-Tests.

Schritte zur Durchführung von White-Box-Tests

Obwohl die genauen Schritte variieren, können Sie diesen allgemeinen Leitfaden befolgen, um mit White-Box-Tests zu beginnen. Abhängig von Ihrem Programm können Sie verschiedene Arten von Testfällen wählen.

1. Schreiben Sie den Code oder machen Sie sich mit ihm vertraut

Der erste Schritt besteht darin, mit dem Schreiben des Codes zu beginnen oder sich mit dem Quellcode vertraut zu machen. Da White-Box-Tests auf der Kenntnis der internen Strukturen beruhen, kann das Nachdenken über mögliche Pfade und Testfälle während der Entwicklung des Codes helfen, die nächsten Schritte des White-Box-Testprozesses zu bestimmen.

2. Entwurf von Testfällen

Beim Testfalldesign entwerfen die Tester spezifische Szenarien, um den Softwarecode zu überprüfen. Programmierer wählen bestimmte Testdesigns aus, um die Abdeckung von Anweisungen, Verzweigungen und Schleifen sicherzustellen und zu bestätigen,, dass das Programm wie vorgesehen funktioniert.

3. Testdurchführung

In der Phase der Testausführung führen Sie die zuvor entworfenen Testfälle mit der Software aus. Zur Erleichterung dieses Prozesses können Sie automatisierte Tools verwenden, insbesondere bei umfangreicher Software oder großer Anzahl von Testfällen.

4. Wiederholung der Tests

Nachdem Sie alle identifizierten Probleme behoben haben, können Sie die Tests wiederholen, um die gewünschten Standards zu erfüllen.

5. Regressionstests

Nachdem Sie die Probleme behoben haben, stellen Regressionstests sicher, dass die neuen Änderungen keine neuen Fehler eingeführt oder die bestehenden Funktionen der Software beeinträchtigt haben.

Lernen Sie, wie man White-Box-Tests durchführt

Die Vertrautheit mit der Softwareanalyse und dem Testen ist ein grundlegender Bestandteil des White-Box-Tests. Um erfolgreich voranzukommen, sollten Sie sich die nachstehenden wichtigen Fähigkeiten aneignen.

Verstehen Sie die Grundlagen der Programmierung

Bevor Sie mit dem Testen von Software beginnen, ist es von Vorteil, ein solides Verständnis für Programmierkonzepte zu haben. Üben Sie sich in einer gängigen Programmiersprache wie C#, Java, Python oder C++ und machen Sie sich mit ihr vertraut.

Lernen Sie den Softwareentwicklungszyklus (SDLC) kennen

Das Verständnis der SDLC-Phasen, von der Planung bis zur Wartung, gibt Aufschluss darüber, wie sich das Testen in die Softwareentwicklung einfügt.

Erforschen Sie die Grundlagen des Softwaretestens

Sie lernen verschiedene Testmethoden kennen, die über das White-Box-Testen hinausgehen, z. B. Black-Box- und Gray-Box-Tests. Verstehen Sie die verschiedenen Testebenen und -techniken, damit Sie sie angemessen anwenden können.

Nächste Schritte mit Coursera

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