Python+Playwright+Pytest+BDD，用FSM打造高效测试框架

一、前言

在快速迭代以及业务复杂度有所提升的情况下, 传统的脚本, 渐渐显示出维护困难、扩展性欠佳、覆盖不全面等诸多难题。怎样运用更为科学、更为系统的方式去进行复杂业务流程的自动化测试的建模与实现, 这是每一位测试工程师都必定要思考的问题。

诸如有限状态自动机这般的, 被称为State以及FSM的事物, 作为一种堪称经典的建模工具, 在编译道理、协议策划以及流程控制等众多领域都有着十分广泛的应用。在更为靠近当下的这些年里, FSM所蕴含的思想也慢慢地被引入到自动化测试这个领域之中, 进而成为能够提升测试系统性、可维护性以及自动化程度的极为重要的工具。

以+++BDD作为技术栈, 本文会系统讲解, 怎样在自动化测试框架里引入FSM思想, 期望你能从本文中获取有价值的参考与启发。

二、有限状态自动机（FSM）理论基础

2.1 FSM的基本概念

用于阐述系统于有限个状态之间进行转移的一种数学模型, 是有限状态自动机, 简称为FSM , 该模型它透过以下一些要点予以架构包括。

所谓状态, 乃是系统于某一时刻所身处的那种情形, 举例来说, 存在用户未登录的状况, 存在已登录的状况, 还存在已注册却未验证的状况。

事件, 是引发状态转变的, 外部的动作, 或者条件。像点击登录按钮, 输入验证码, 还有点击退出等, 都属于这类👀。

转移, 是一种由事件触发的状态变化过程, 比如说, 当用户输入正确的账号密码之后, 会从"未登录"这种状态转化到"已登录"这种状态。

初始状态：系统开始时的状态。
终止状态：系统结束时的状态（可选）。

FSM常借助状态转移图或者状态转移表示出, 状态转移图以节点当作是状态, 以有向边当作是转移的, 状态转移表是以二维表格将所有状态和事件的对应关系列举出来的。

2.2 FSM的分类

FSM主要分为两类：

有这样一种自动机, 它叫确定性有限状态自动机, 也就是DFA, 在任何一个时刻, 针对于某一输入, 让系统处于某一状态时, 有着唯独的转移状况。

具有非确定性的有限状态自动机, 也就是NFA, 表现为在特定的某一状态之时, 针对某一个输入, 有可能存在多个转移方向。

在自动化测试这个领域当中, 一般情况下通常会去应用DFA专门来进行流程建模, 这是由于业务流程大部分都是属于确定性的。

2.3 FSM在自动化测试中的优势

FSM在自动化测试中的应用，带来了如下显著优势：

进行流程建模时清晰, 把复杂的业务流程予以拆解, 拆解成状态以及转移, 以结构化的方式来表达系统行为, 如此便于理解, 也便于沟通。
可不依据FSM完全不能得出涵盖各种与之相当的情况以及转变情形的测试用例, 难以提高覆盖程度, 无法提升覆盖率效果, 不能达成提升覆盖率目的。
异常路径实施检测, 可以方便地察觉到系统在出现异常输入状况时的行为表现, 进而实现对系统健壮性的提升。
针对可维护性以及可扩展性而言, 当流程发生变更之际, 仅仅需要对FSM模型作出调整, 并且测试代码在维护以及扩展方面较为简易且可行。
能跟自动化框架毫无缝隙地整合在一起: FSM这种思想可以同主流的自动化测试那些框架（像以及各种等等之类的）毫无间隙地相互结合, 从而提高整体的测试能力。

三、FSM在自动化测试中的应用场景

3.1 典型应用场景

用户进行注册的流程, 以及邮箱验证的过程, 还有登录的有关规定, 以及退出等多种不同状态下的相应流程。
订单处理流程：如下单、支付、发货、收货、退货等。
权限与审批流程：如申请、审批、驳回、通过等。
有多页面的业务流程, 还有多分支的业务流程, 像关于电商购物的那样, 关于内容发布的那样, 关于数据分析的那样。

3.2 适用性分析

FSM适用于以下场景：

业务流程复杂、状态众多、分支多。

流程经常变更、需频繁扩展。
需自动生成测试用例、提升覆盖率。
需对异常路径、边界条件进行系统性测试。

于简易的线性流程而言, FSM虽能够使用, 然而不一定是必需的。于繁杂流程来讲, FSM却能够极大程度地提升测试的系统性以及可维护性。

四、项目结构设计

4.1 推荐项目结构

高效开发以及维护所依托的基础在于良好的目录结构, 将FSM思想予以结合后, 框架项目结构的设计情况如下:

--demo/

├── fsm/

│ └── .py

├── pages/

│ ├── .py

│ └── .py

├── tests/

│ └── .py

├── .py

├── .txt

└── .md

fsm/：存放FSM模型相关代码。

页面对象模型（POM）, 它是关于"pages/"的, 当中每个页面对应着一个类, 如此这般是便利了维护的。

tests/：测试用例目录。
.py：的全局配置。
.txt：依赖库清单。
.md：项目说明文档。

4.2 页面对象模型（POM）设计

有一种设计模式, 它把页面操作跟测试逻辑分离开来, 此即页面对象模型（POM）。它呢, 将每个页面都封装成一个类, 这个类里含有页面元素以及操作方法, 凭借这些, 能方便地进行维护与复用。

4.3 FSM与POM的结合

FSM负责流程建模，POM负责页面操作。
测试用例只需关注流程和断言，页面细节交由POM处理。
FSM与POM解耦，提升代码复用性和可维护性。

本文节选自第八十六期《51测试天地》

《有限状态自动机（FSM）在自动化测试框架中的实战》一文