Software-Testing: Methoden, Testarten und Quality Gates
“Was soll das Gerede mit der ‘Freigabe’? Klingonen erstellen für ihre Software keine ‘Freigabe’.
Wir lassen die Software aus ihrem Käfig, damit sie eine blutige Spur von Designern und Qualitätsprüfern hinter sich herzieht.”
[Aus: Die 11 häufigsten Aussagen klingonischer Softwareentwickler]
Warum Software-Testing?
Zum Glück haben wir keine Klingonen bei Team inSyca! Lieber prüfen und testen wir vorab unsere Softwarelösungen – sicher ist sicher.
Aber im Ernst: In unserer digitalen (Geschäfts-)Welt ist Software zu einem essenziellen Bestandteil des täglichen Lebens geworden. Seien es Unternehmensanwendungen oder mobile Apps und integrierte Systeme – die Qualität der Software spielt dabei für den Erfolg von Unternehmen und die Zufriedenheit der Endbenutzer eine gewichtige Rolle.
Als Dienstleister für Lösungen rund um Themen wie EDI und Integration von Systemen, Anwendungen und Daten nimmt das Software-Testing seit jeher einen hohen Stellenwert bei uns ein.
Doch wie stellen wir sicher, dass die von uns entwickelte Software den höchsten Qualitätsstandards entspricht?
Ganz klar, Software muss umsichtig und ausführlich geprüft werden: Beim Software-Testing werden Anwendungen daher praktisch auf Herz und Nieren untersucht, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren und alle Anforderungen erfüllen.
In diesem Blog-Beitrag werden wir uns eingehend mit dem Thema Software-Testing beschäftigen. Dabei werden wir uns insbesondere auf Test-Driven Development (TDD), verschiedene Methoden, Testarten und die Bedeutung von Quality Gates konzentrieren.
Erst wird getestet oder: Die Bedeutung des Test-Driven Development (TDD)
Unter Test-Driven Development (TDD) versteht man ein Entwicklungsparadigma, bei welchem die Tests vor dem eigentlichen Code geschrieben werden. Der Prozess beinhalted im Prinzip drei Schritte:
- Zuerst wird ein Test erstellt, der das gewünschte Verhalten der zu entwickelnden Funktion beschreibt.
- Dann wird der minimal notwendige Code geschrieben, um den Test zum Bestehen zu bringen.
- Abschließend wird der Code optimiert, um ihn lesbarer, effizienter und wartbarer zu machen, ohne die Funktionalität zu ändern.
Für das Test-Driven Development gibt es berechtigte Gründe: Zum einen verlangt diese Methode nach einer sorgfältigen Planung und nach einem klaren Verständnis der Anforderungen, bevor mit der Implementierung begonnen wird. Indem wir die Tests zuerst schreiben, stellen wir sicher, dass der Code so funktioniert, wie es beabsichtigt ist, und das potenzielle Fehler frühzeitig erkannt werden.
Darüber hinaus verbessert TDD die Codequalität, da der Fokus auf dem Schreiben von klarem, modularem und gut strukturiertem Code liegt. Im Ergebnis führt Test-Driven Development zu einer höheren Produktivität und reduziert die Kosten und den Aufwand für spätere Fehlerkorrekturen.
Übrigens war es der amerikanische Entwickler und Autor Kent Beck, der den Test-First-Ansatz in den späten 1990er Jahren in der Softwareentwicklung etablierte.
Welche Software-Testing-Methoden gibt es?
Methoden im Software-Testing umfassen die Strategien, Prozesse oder Umgebungen, die zur Qualitätsprüfung von Software verwendet werden. Die beiden am weitesten verbreiteten Methoden sind wohl das Agile- und das Wasserfall-Modell – beide Ansätze unterscheiden sich dabei stark in ihrem Vorgehen.
Die Wasserfall-Methode
Bei der Wasserfall-Methode handelt es sich um ein traditionelles Modell des Software-Entwicklungslebenszyklus (SDLC), das aus einer linearen Abfolge von Phasen besteht, wobei jede Phase auf die vorherige aufbaut. Im Kontext des Software-Testens bedeutet dies, dass das Testen in separaten Phasen nach der Entwicklung durchgeführt wird.
Die Wasserfall-Methode teilt sich hier meist in fünf Phasen auf:
- Anforderungsanalyse: Definition und Dokumentation der Anforderungen der Software.
- Systemdesign: Erstellung des Designs für Architektur und Struktur der Software.
- Implementierung: Schreiben des eigentlichen Codes, basierend auf den Spezifikationen aus den vorherigen Phasen.
- Testen: Das Testen erfolgt hierbei nach der Entwicklung; verschieden Testarten kommen zum Einsatz.
- Wartung: Wurden alle Tests bestanden und die Software freigegeben, erfolgt die Wartung inkl. Fehlerbehebung und Aktualisierungen.
Da beim Wasserfall-Modell die Softwaretests erst am Ende des Entwicklungsprozesses stattfinden, werden Fehler möglicherweise erst spät im Prozess erkannt und behoben. Dies kann zu höheren Kosten und längeren Entwicklungszeiten führen, insbesondere wenn Fehler erst in fortgeschrittenen Phasen entdeckt werden.
Daher empfehlen wir diese Methode eher für kleine Projekte mit geringer Komplexität und wenigen Prozessen und Beteiligten.
Die Agile Methode/DevOps Methode
Die agile Software-Testing-Methode ist, wie ihr Name schon verrät, mit den Prinzipien der agilen Softwareentwicklung verbunden. Im Gegensatz zum Wasserfall-Modell erfolgt das Testen im agilen Development nicht in separaten Phasen nach der Entwicklung, sondern wird bereits kontinuierlich während des gesamten Entwicklungsprozesses integriert.
Die wichtigsten Merkmale:
- Kontinuierliche Tests: Tests erfolgen in kurzen Iterationen oder Sprints von ca. ein bis vier wochen Dauer.
- Testgetriebene Entwicklung (TDD): Tests werden vor der Implementierung geschrieben und definieren das erwartete Verhalten der Software, bzw. dienen als Spezifikationen für die Entwicklung.
- Automatisierung von Tests: Fördert einen schnellen Entwicklungszyklus, Tests können effizient und häufig durchgeführt werden.
- Continuous Integration und Deployment (CI/CD): Verwenden von CI/CD-Pipelines, um den Code regelmäßig zu integrieren, zu testen und bereitzustellen -> kontinuierliche Lieferung von Software und schnelle Reaktion auf Änderungen oder Probleme.
- Zusammenarbeit und Kommunikation: Enge Kooperation der Testern mit Entwicklern, Produktmanagern und anderen Teammitgliedern zusammen, um Anforderungen zu verstehen, Tests zu entwerfen und Feedback auszutauschen.
Durch diese Herangehensweise sorgt die agile Testmethode für eine schnellere Bereitstellung von Software, eine höhere Qualität und Flexibilität sowie eine bessere Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Anforderungen und Kundenbedürfnisse.
Die DevOps Methode
Eng verwandt mit dem agilen Ansatz ist das DevOps-Modell: Der Begriff DevOps setzt sich zusammen aus Development und Operations und bezeichnet eine Methode, die Entwicklung und betriebliche Aspekte gleichermaßen miteinbezieht.
Die Vorgehensweise beim Software-Testing ist im Prinzip gleich zur Agilen Methode, mit kontinuierlichem Testen in Sprint-Intervallen, TDD, Automatisierung, etc.
Während jedoch bei Agile der Fokus in der Softwareentwicklung an sich besteht, konzentriert sich DevOps vor allem darauf, Liefergeschwindigkeit und -qualität zu verbessern, indem die Trennung zwischen Entwicklung und Betrieb aufgehoben wird.
Trotz, oder gerade wegen der unterschiedlichen Schwerpunkte, ergänzen sich beide Methoden sehr gut.
Welche Arten von Softwaretests gibt es?
Im Software-Testing existieren unterschiedliche Arten von Tests, auch Testverfahren genannt, die in verschiedenen Bereichen des Software-Engineerings zur Anwendung kommen, um die Funktionsfähigkeit einer Software zu überprüfen. Hierbei lassen sich unterschiedliche Typen von Testverfahren unterschieden, darunter:
Funktionale Tests
Funktionale Softwaretests oder Funktionstest zielen darauf ab, die funktionale Korrektheit einer Softwareanwendung zu überprüfen. Im Wesentlichen werden funktionale Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Software das tut, was sie tun soll, und zwar auf eine Weise, die den Spezifikationen entspricht.
Dies beinhaltet typischerweise das Testen von Benutzereingaben, die Ausführung von Aktionen innerhalb der Anwendung und das Prüfen der Ergebnisse.
Zu den vier wichtigsten Funktionstests gehören:
- Unit-Tests: Beim Unit-Testing prüft man die einzelnen Softwaremodule/-komponenten, aus welchen z.B. eine Anwendung besteht. Diese Tests werden in der Regel auf der kleinsten Ebene der Softwareentwicklung durchgeführt, wie z. B. einzelne Methoden oder Funktionen. Sinn dieser Art von Tests ist es, dafür zu sorgen, dass jede Einheit der Software ordnungs-gemäß arbeitet und unabhängig von anderen Teilen des Systems getestet werden kann.
- Integrationstests: Im Gegensatz zu den Unit-Tests testen wir mit Integrationstests das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten einer Anwendung. Integrationstests werden meist auch als End-to-End-Tests (E2E-Tests) bezeichnet und lassen sich auf unterschiedlichen Ebenen durchführen, von der Integration von Klassen oder Modulen bis hin zur Integration von Services oder Systemen.
- Systemtests: Mit Systemtests schließlich, wird ein System in seiner Gesamtheit umfassend getestet. Idealerweise haben die betroffenen Software- und auch Hardwarekomponenten vorab bereits Unit-Tests und Integrationstests erfolgreich durchlaufen. Diese Art von Software-Testing orientiert sich an der Black-Box-Testmethode, bei der die Software unter realen Benutzerbedingungen sowie unter besonderen Ausnahmeszenarien überprüft wird.
- Akzeptanztests: Hier steht der Endbenutzer einer Software im Mittelpunkt, bzw. die Benutzerfreundlichkeit einer Anwendung. Diese Tests simulieren typische Benutzerszenarien und überprüfen, ob die Software die Erwartungen der Benutzer erfüllt und z.B. intuitiv zu bedienen ist. Akzeptanztests werden in der Regel nach Abschluss der Entwicklung durch-geführt, um sicherzustellen, dass die Anwendung bereit ist, vom Kunden angenommen und verwendet zu werden.
Nicht-Funktionale Tests
Nicht nur die Funktionalitäten einer Software gehören gewissenhaft getestet, auch nicht-funktionalen Parametern wie z.b. Leistung, Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Skalierbarkeit sollte man Aufmerksamkeit schenken.
Mit nicht-funktionalen Tests stellen wir fest, ob die Software den Erwartungen der Benutzer und den branchenüblichen Standards entspricht. Ohne diese Art von Testing könnten potenzielle Probleme wie langsame Leistung, Sicherheitslücken oder eine unzureichende Benutzererfahrung unbemerkt bleiben und somit die Akzeptanz der Software beeinträchtigen.
Beispiele für nicht-funktionale Tests:
- Leistungstests (Performance Tests): Die Leistung der Software wird geprüft, einschließlich Antwortzeiten, Skalierbarkeit und Belastbarkeit unter verschiedenen Lastbedingungen.
- Sicherheitstests: Die Sicherheit der Software steht hier im Fokus, um sie vor Bedrohungen wie Hackerangriffen, Datenlecks oder unbefugtem Zugriff zu schützen.
- Usability-Tests: Die Benutzerfreundlichkeit der Software wird bewertet, einschließlich Benutzeroberfläche, Navigation und allgemeiner Benutzererfahrung – ähnlich wie bei Akzeptanztests.
- Kompatibilitätstests: Hier überprüft man, ob die Software auf verschiedenen Plattformen, Betriebssystemen, Browsern oder Gerätetypen ordnungsgemäß funktioniert.
- Zuverlässigkeitstests: Die Zuverlässigkeit der Software wird getestet, einschließlich ihrer Fähigkeit, stabil zu funktionieren und unerwartete Ausfälle zu vermeiden.
- Barrierefreie Tests: Wichtig ist auch, dafür Sorge zu tragen, dass die Software barrierefrei und die Zugänglichkeit für Benutzer mit Behinderungen gewährleistet ist.
Regressionstests
Regressionstests dienen dazu, herauszufinden, wie sich neue Änderungen oder Updates an einer Softwareanwendung auf bestehende Funktionalitäten auswirken. Ihre Durchführung ist wichtig, um sicherzustellen, dass bereits getestete und funktionierende Teile der Software nach einer Änderung weiterhin einwandfrei funktionieren.
Regressionstests können sowohl funktional als auch nicht-funktional sein, abhängig davon, welche Aspekte der Software überprüft werden:
- Funktionaler Regressionstest: Bezieht sich auf die bereits vorhandenen Funktionalitäten der Software und das diese nach einer Änderung weiterhin korrekt arbeitet. Dazu gehört auch, dass bereits durchgeführte Testfälle erneut ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass keine neuen Fehler eingeschleppt wurden.
- Nicht-funktionaler Regressionstest: Überprüfen die Aspekte der Softwarequalität, die nicht unbedingt zu den funktionalen Anforderungen der Software gezählt werden (Performance, Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Skalierbarkeit). In diesem Fall werden Änderungen an der Software daraufhin überprüft, ob sie die bestehenden nicht-funktionalen Anforderungen erfüllen und keine negativen Auswirkungen auf diese Aspekte haben.
Welche Softwarefehler gibt es?
Nachdem wir uns eingehend mit den verschiedenen Varianten von Software-Testing beschäftigt haben, lohnt sich auch ein Blick auf die diversen Fehlerquellen. Im Zusammenhang mit Softwarefehlern taucht hier gern der Begriff Bug auf – also das englische Wort für Käfer:)
Die Bugs kamen in den Anfangszeiten der ersten Computer auf. Damals existierten Computer noch als riesenhafte Rechenmaschinen, in denen sich leicht so manches Insekt verirrte und Fehler im System verursachte.
Eine anschauliche Dokumentation liefert ein Logbucheintrag – inklusive eingeklebtem Käfer – von 1947, als man jenen Käfer im Mark II Aiken Relay Calculator gefunden hatte.
Die Legende besagt jedoch auch, dass schon Thomas Edison 1878 von Bugs gesprochen haben soll, als er über Schwierigkeiten bei seinen Erfindungen klagte.
Aber sehen wir uns die häufigsten Softwarefehlern einmal genauer an:
- Logische Fehler: Logikfehler treten immer dann auf, wenn der Code nicht die erwarteten Ergebnisse liefert oder sich nicht wie erwartet verhält. Tricky sind sie auch noch: Sie entstehen oft durch Fehler im Algorithmus oder in der Logik des Programms und können schwer zu finden sein, da sie nicht notwendigerweise zu einem Absturz der Anwendung führen.
- Syntaxfehler: Syntaxfehler passieren, wenn der Code gegen die Regeln und Strukturen der Programmiersprache verstößt. Diese Fehler werden oft bereits während der Kompilierung erkannt und verhindern, dass der Code ausgeführt wird.
- Laufzeitfehler: Zu Laufzeitfehlern kommt es hingegen während der Ausführung des Programms – sie werden nicht während der Kompilierung erkannt. Sie können durch unerwartete Eingaben, fehlende Ressourcen oder unerwartete Bedingungen im Programmablauf verursacht werden und führen häufig zu Programmabstürzen oder unerwartetem Verhalten der Anwendung.
- Schnittstellenfehler: Diese Fehler treten auf, wenn die Kommunikation zwischen verschiedenen Modulen oder Komponenten der Software nicht korrekt funktioniert. Sie führen dazu, dass Daten falsch übertragen oder interpretiert werden und verursachen damit Fehlfunktionen in der Anwendung.
- Leistungsprobleme: Zeigen sich, wenn die Software nicht die erwartete Leistung erbringt, in Form von z. B. lange Ladezeiten, hoher Speicherverbrauch oder schlechte Reaktionszeiten. Diese Probleme können auf ineffizienten Code, unzureichende Ressourcenallokation oder Skalierbarkeitsprobleme zurückzuführen sein.
Software-Testing und Quality Gates
Was sind Quality Gates?
Als Quality Gates werden definierte Meilensteine oder Kriterien im Softwareentwicklungsprozess bezeichnet, die festlegen, wann bestimmte Phasen abgeschlossen sind oder wann ein Produktionsrelease freigegeben werden kann.
Sie dienen als wichtige Kontrollpunkte, um sicherzustellen, dass bestimmte Qualitätsstandards eingehalten werden, bevor ein Projekt oder eine Phase fortgesetzt wird.
Die Rolle von Quality Gates im Software-Testing:
- Qualitätskontrolle: Quality Gates sorgen dafür, dass die Software den festgelegten Qualitätsstandards entspricht und die Anforderungen erfüllt.
- Risikomanagement: Potenzielle Risiken lassen sich mit dem Einsatz von Quality Gates frühzeitig identifizieren und adressieren, bevor sie sich zu größeren Problemen entwickeln.
- Entscheidungsfindung: Sie bieten klare Kriterien, um fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, ob ein Projekt fortgesetzt oder ein Release freigegeben werden soll.
- Effizienzsteigerung: Durch die Implementierung von Quality Gates können unnötige Kosten und Verzögerungen vermieden werden, da Probleme frühzeitig erkannt und behoben werden können.
- Stakeholder-Kommunikation: Auch in der Kommunikation mit Stakeholdern über den Fortschritt des Projekts und die Qualität der Software, dienen Quality Gates als nützliches Instrument.
Man sieht, der Einsatz von Quality Gates trägt viel dazu bei, die Qualität und Zuverlässigkeit von Softwareprodukten zu verbessern, damit diese die Anforderungen der Benutzer und der Organisation erfüllen.
Fazit
Software-Testing wird in Zukunft von Bedeutung sein, da sich die Technologien und Anforderungen an Software kontinuierlich weiterentwickeln – und die Herausforderungen und Ansprüche werden ja nicht weniger.
Mit dem Aufkommen von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, Internet of Things (IoT) und anderen Innovationen werden auch die Herausforderungen im Bereich des Software-Testings komplexer. Wichtig ist, dass Software-Testing-Praktiken und -Tools mit diesen Entwicklungen Schritt halten und sich weiterentwickeln, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden.
Automatisierung, kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD), DevOps-Praktiken und agiles Testing werden weiterhin eine tragende Rolle spielen, um die Effizienz und Geschwindigkeit von Software-Entwicklungsprozessen zu steigern.
Darüber hinaus wird die Bedeutung von nicht-funktionalen Tests, wie Leistungs-, Sicherheits- und Usability-Tests, zunehmen, damit Software nicht nur störungsfrei funktioniert, sondern auch die Anforderungen in Bezug auf Leistung, Sicherheit und Benutzererfahrung erfüllt.
Es lohnt sich also, in ein umfassendes Software-Testing zu investieren: Für mehr Qualität und Zuverlässigkeit bei Softwareprodukten und letztendlich mehr Erfolg hinsichtlich Entwicklungs-projekten, sowohl heute als auch in Zukunft.
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