Code Coverage am Beispiel: Pfadüberdeckung (Path Coverage)

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In den letzten beiden Blogposts ging es um die Überdeckungsmaße Zweigüberdeckung und Zeilenüberdeckung. Die Zweigüberdeckung ist ein stärkeres Maß für die Qualität der Abdeckung, da sie die Zeilenüberdeckung enthält. Sie ist also eine echte Obermenge.

Die Pfadüberdeckung ist wiederum eine echte Obermenge der Zweigüberdeckung und ist damit als das härteste Maß der Überdeckungsmessung zu betrachten. In diesem Post wird zuerst wieder an einem Beispiel die Pfadüberdeckung vorgestellt. Ziel ist es, eine vollständige Pfadüberdeckung durch die vorhandene Testsuite zu erreichen.

Auf los geht’s los 🙂

Pfadüberdeckung die Theorie: Vollständig

Die Pfadüberdeckung kommt in mehreren Varianten vor. Zuerst soll jedoch die vollständige Pfadüberdeckung erläutert werden. Nehmen wir uns dazu eine einfache Methode als Beispiel (Achtung: kein sinnvolles Beispiel!):

Um alle Pfade zu entdecken, lohnt es sich einen sogenannten Kontrollflussgraphen zu erstellen:

Path_Coverage_Simple_Example
image-896

Wie man sieht, gibt es selbst in dieser einfachen Methode drei Pfade, die durch separate Tests abgedeckt werden müssen. Überträgt man das auf eine größere Codebasis, dann gibt es eine unendliche Anzahl von Pfaden. Eine vollständige Pfadabdeckung ist also nicht praktisch umsetzbar!

Pfadüberdeckung die Theorie: C2b und C2c -> Schleifen begrenzen

Eine Sache, die in der vorherigen Methode bewusst ausgespart wurde, sind Schleifen. Diese führen zu potenziell unendlich vielen Pfaden, da jeder Schleifendurchlauf jeweils als eigener Pfad gezählt werden muss. Kombiniert mit weiteren Anweisungen in der Methode explodiert die Pfadanzahl buchstäblich.

Dafür gibt es die eingeschränkten Methoden der Pfadüberdeckungsmessung C2b und C2c. Bei C2b wird die Anzahl der Schleifendurchläufe auf zwei reduziert. Bei C2c auf eine natürliche Zahl n. Damit bekommt man die ausufernde Anzahl der Pfade in den Griff!

Methode vollständig abdecken

Für die Methode isAliveInNextGeneration() soll nun eine C2b-Abdeckung hergestellt werden. Hier noch einmal die Methode:

Der Kontrollflussgraph ist ziemlich komplex:

Path_Coverage_Complex_Example
image-897

Bei meiner Zählung bekomme ich folgende Pfadanzahl, wenn ich für die For-Schleife drei Pfade annehme:

  • Erstes IF Then: 3
  • Zweites IF Then: 3
  • Zweites IF Else: 3

Das wären dann neun Testfälle für diese Methode. Meiner Meinung nach ist das noch zu schaffen. Außerdem ist dann wirklich jeder Pfad abgedeckt, den der Programmablauf nehmen kann.

Dieses reale Beispiel zeigt, dass die Pfadüberdeckung sinnvoll ist. Praktikabel ist sie deswegen aber noch lange nicht. Die Explosion der Testfälle ist wahrscheinlich in keinem Projekt akzeptabel.

Noch interessanter ist, dass bei meinen Recherchen zu einem Tool für die Messung der Pfadüberdeckung keines zu finden war. Anscheinend hat dieses Maß keine Praxisrelevanz 😉 .

Fazit

Die vollständige Pfadüberdeckung ist bei einfachen Methoden leicht zu erreichen. Bei komplexeren Methoden artet es schnell in viel Arbeit aus. Als Abhilfe können eingeschränkte Versionen der Pfadüberdeckung genutzt werden (C2b oder C2c), die aber ebenfalls viele Testfälle erfordern.

Ein weiteres Problem sind nicht beschreitbare Pfade, da sich die Vorbedingungen nicht in der benötigten Kombination herstellen lassen.

Trotzdem ist es ein nützliches Werkzeug, besonders bei kritischen Pfaden, da eine vollständige Abdeckung aller Programmabläufe sichergestellt ist!