テスト設計

ソフトウェア エンジニアリングにおいて、テスト設計とは、ソフトウェアをテストするためにテスト条件からテスト ケースを導出して指定する活動です。

テスト条件は、テスト対象に関する記述です。テスト条件は、機能、トランザクション、特徴、品質属性、構造要素など、検証可能なコンポーネントまたはシステムの任意の部分に対して記述できます。

テスト設計の基本的な課題は、実行できるテストは無限にあるものの、すべてを実行するには時間が足りないことです。テストのサブセットを選択する必要があります。実行できるほど小さいですが、テストでバグが見つかり、品質に関連するその他の情報が明らかになる程度に適切に選択されたものです。^[1]

テスト設計は、ソフトウェア品質の最も重要な前提条件の 1 つです。優れたテスト設計は以下をサポートします。

1. 品質関連のプロセスと手順の定義と改善（品質保証）
2. 顧客の期待とニーズに関して製品の品質を評価する（品質管理）
3. 製品の欠陥を見つける（ソフトウェアテスト）。

テスト設計の必須の前提条件は以下の通りである: ^[2]

1. 適切な仕様（テストベース）。
2. リスクと複雑さの分析。
3. これまでの開発の履歴データ（存在する場合）。

要件やユーザー ストーリーなどのテスト ベースによって、何をテストする必要があるか (テスト オブジェクトとテスト条件) が決まります。テスト ベースには、使用するか使用しないかといういくつかのテスト設計手法が含まれます。

テストの徹底性を決定するには、リスク分析が不可欠です。関数/オブジェクトの使用にリスクがあるほど、より徹底したテストが必要になります。複雑さについても同じことが言えます。リスクと複雑さの分析によって、特定の仕様に適用するテスト設計手法が決まります。

これまでの開発の履歴データは、コストの最適化と高品質を同時に達成するための最適なテスト設計手法のセットを設定するのに役立ちます。履歴データが不足している場合は、いくつかの仮定を立てることができますが、これは後続のプロジェクトのために改良する必要があります。

これらの前提条件に基づいて、最適なテスト設計戦略を実装できます。

テスト設計の結果は、仕様に基づいた一連のテスト ケースです。これらのテスト ケースは実装の開始前に設計でき、実装に依存しません。テスト設計のテスト ファースト方式は、欠陥の予防を効率的にサポートするため非常に重要です。アプリケーションと現在のテスト範囲に基づいて、さらにテスト ケースを作成できます (ただし、これはテスト設計ではありません)。

実際には、複雑な仕様には、より多くのテスト設計手法を組み合わせて適用する必要があります。

全体として、テスト設計はテストを作成する人の並外れた（魔法に近い）スキルに依存するのではなく、よく理解された原則に基づいています。^[3]

ISO/IEC/IEEE 29119-4:2015、パート4では、テスト設計技術の標準定義について詳しく説明しています。テスト設計者のサイトでは、技術の効果的な学習、演習、適用をサポートするLEA（学習-演習-適用）方法論が提供されています。^[4]

実際のバグを明らかにするテスト スイート全体またはテスト ケースは、モデル チェックまたはシンボリック実行を使用するソフトウェアによって自動的に生成できます。モデル チェックでは、単純なプログラムのすべてのパスが実行されていることを確認できます。一方、シンボリック実行では、バグを検出し、このテスト ケースを使用してソフトウェアを実行したときにバグを明らかにするテスト ケースを生成できます。

ただし、自動テスト設計は優れていますが、すべての状況に適しているわけではありません。複雑度が高すぎる場合は、人間によるテスト設計を導入する必要があります。人間によるテスト設計の方がはるかに柔軟性が高く、より高レベルのテスト スイートの生成に集中できます。