引子：自上世纪末Kent Beck提出TDD(Test-Driven Development)开发理念以来，开发和测试的边界变的越来越模糊，从原本上下游的依赖关系，逐步演变成你中有我、我中有你的互赖关系，甚至很多公司设立了新的QE(Quality Engineer)职位。和传统的QA(Quality Assurance)不同，QE的主要职责是通过工程化的手段保证项目质量，这些手段包括但不仅限于编写单元测试、集成测试，搭建自动化测试流程，设计性能测试等。可以说，QE身上兼具了QA的质量意识和开发的工程能力。我会从开发的角度分三期聊聊QE这个亦测试亦开发的角色所需的基本技能。
前情概要：
1 QE的成人礼：从功能测试到自动化测试
作为QE三部曲的最后一篇，这篇我们聊一下Web自动化测试。相比于前两篇Mock技术和性能测试，自动化测试可以说是最接近传统功能测试（也即手工测试）的一种测试技术，也可以说是区分QE和QA的分水岭。而Web自动化测试作为最常见的一类自动化测试，相关的资料和工具也是最丰富的。
2 自动化测试的利弊
在介绍具体的Web自动化测试技术之前，首先看一下自动化测试和功能测试的区别。在我看来，两者最大的区别在于测试人员身份的不同。在功能测试中，测试人员既要设计测试用例，又要运行手工测试，既是导演又是演员，既是教练又是球员。而在自动化测试中，演员和球员的角色都被机器所取代，测试人员只负责设计测试用例和编写自动化测试脚本。除此之外，相对于功能测试，自动化测试的不同还包括：
2.1 自动化测试的优势
- 更快的测试速度，带来更高的测试效率。一般而言，运行一遍功能测试都要以小时为单位，有的甚至以天为单位。而自动化测试则一般都在分钟级别，如果运行在分布式环境下，甚至可以降到秒级。由此可见，通过自动化测试，测试人员可以省去大量的手工测试时间，从而有更多时间去熟悉业务和完善测试用例，在提高自身测试效率的同时，也有助于提升整体的软件质量。
- 提高测试覆盖率。要理解这一点，首先要从正交测试法说起。假设一个测试场景涉及3个测试因素，每个测试因素有3种可能的取值（水平），那么根据正交测试法，总共需要设计8个（
因素数*(最大水平数-1)+1）测试用例。测试场景越复杂，所需的测试用例越多。当测试场景的复杂度超过一定程度后，纯手工的功能测试显然就无力覆盖所有的测试用例了，并且随着复杂度的升高，测试覆盖率会越来越低。然而，借助自动化测试脚本，无论测试场景多复杂，都能保证一定的测试覆盖率。 - 更好的稳定性和可扩展性。功能测试靠人，自动化测试靠机器，因此，无论是运行测试的稳定性，还是测试能力的可扩展性（比如从测试1个应用变为测试10个应用），自动化测试都远超功能测试。
根据上面的描述，你就不难推导出自动化测试适用的测试场景了：
- 回归测试。每一次应用发布，都伴随着一次回归测试。对于重复性的工作，机器显然更适合。
- 兼容性测试。不管是Web测试，还是App测试，兼容性测试都是必不可少的一环。以Web测试为例，同样的测试用例，需要在不同的浏览器上分别运行一遍，这对测试人员而言不可谓不是一种折磨。
- 大规模测试。如果一次测试涉及的测试用例过多（比如100+），功能测试难免会有遗漏或者重复，而自动化测试可以轻松确保一个不少，一个也不多。
一图以蔽之，自动化测试的优势可概括为下图：
2.2 自动化测试的局限
说了这么多自动化测试的好处，但自动化测试也不是万能的，再来看一下它的局限所在：
- 不低的技术门槛。不论是使用哪种自动化测试框架，对于测试人员而言，都存在一定的技术门槛，一般至少需要学习并掌握一门编程语言。
- 可观的开发成本和维护成本。跟任何程序一样，无论是编写自动化测试脚本，还是在需求变化时修改脚本，都需要花费大量的时间。
- 需求要稳定。自动化测试的前提是测试用例要稳定，而测试用例稳定的前提是需求要稳定。对于临时的或者说一次性的需求，自动化测试往往是得不偿失的。
- 应用周期长。应用的生命周期越长，自动化测试节省的时间越多，带来的价值也越大。
应该说，功能测试是自动化测试的基础，自动化测试是功能测试的补充，两者相互依赖，又相互促进。测试人员两手都要抓，两手都要硬。
3 如何进行Web自动化测试？
接下来我以Selenium为例，介绍一下如何进行Web自动化测试。
3.1 Selenium简介
Selenium是目前最流行的Web自动化测试框架之一，支持主流的浏览器和操作系统，同时支持多种编程语言接入。无论是测试，还是开发，都可以轻松上手。最新的版本是3.4.0。
同类的Web自动化测试框架还有：
- 开源：Watir, Sikuli, FitNess
- 商业：HP UFT(QTP), IBM RFT
图片出处：https://www.edureka.co/testing-with-selenium-webdriver
组成
- Selenium IDE: 一款Firefox插件，以图形化方式支持录制脚本、自动生成脚本等功能。用于本地开发和调试TC（Test Case）。
- Selenium WebDriver: 通过各浏览器厂商提供的原生Driver，指挥浏览器进行各类页面操作。
图片出处：Join the darkside: Selenium testing with Nightwatch.js
- Selenium RC（已废弃）: 通过植入统一的JS脚本，指挥浏览器进行各类页面操作。兼容性比较差，2.0以后已废弃。
- Selenium Grid: 适用于分布式环境下运行大量的TC，Hub根据TC的环境要求分发给各个符合条件的Node执行。
图片出处：Join the darkside: Selenium testing with Nightwatch.js
特性
- 多浏览器支持：除了三大浏览器Firefox, Chrome, IE之外，还支持Android, iOS内置的浏览器。
- 多平台支持：三大操作系统Linux, Mac, Windows上面都可以运行。
- 多语言支持：可以用Python, Java, Node, Ruby等编写TC。
- 录制脚本（仅限IDE）：记录Firefox上的各类页面操作，自动生成HTML格式的TC。
- 自动生成脚本（仅限IDE）：将录制的HTML格式的TC转化成任意其他语言的TC。
- Headless：支持在命令行下，执行各类TC脚本。
- 分布式支持：通过Selenium Grid将TC分发到各个节点执行。
3.2 入门：Selenium IDE
首先安装Firefox，然后下载Selenium IDE插件。通过Firefox的Tools->Selenium IDE菜单项可以启动Selenium IDE，操作界面如下：
使用Selenium IDE生成自动化测试脚本的一般步骤是：
- 选择Action->Record菜单项或者点击右上角的小红点录制原始测试脚本
- 以调试模式运行脚本-查看日志-修改脚本直至脚本可以稳定的运行
- 保存测试脚本（仅限IDE运行）或者通过File->Export Test Suites As...菜单项导出其他语言的测试脚本（可在命令行下运行）
进一步信息可以参考官方文档。
3.3 进阶：Selenium WebDriver
以Python3 + Firefox为例，
- 命令行下运行
pip install selenium==3.3.0安装selenium
- 由于最新版的Selenium Python package不支持Grid，只能降级安装3.3.0版本
- 下载Mozilla GeckoDriver，解压然后添加到系统Path
准备就绪后，打开命令行，试着运行之前从Selenium IDE导出的Python测试脚本，也可以直接手写脚本。
示例脚本：
from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.keys import Keys
from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
from selenium.webdriver.support import expected_conditions as EC
browser = webdriver.Firefox()
browser.get('http://www.baidu.com/')
assert '百度一下，你就知道' == browser.title
kw = browser.find_element_by_id("kw");
kw.send_keys('selenium')
kw.send_keys(Keys.RETURN)
WebDriverWait(browser, 10).until(EC.title_contains('selenium_百度搜索'))
assert browser.find_element_by_css_selector("div.nums").is_displayed()
print("Test pass!")
browser.quit()
进一步信息可以参考官方文档和Selenium Python API。
3.4 高阶：Selenium Grid
前面提到，使用Selenium Grid可以轻松搭建一个分布式的自动化测试环境，特别适合运行大规模的测试用例和兼容性测试（各个节点运行不同的WebDriver）。
利用官方提供的Docker镜像，可以在本地启动多个容器来搭建一个Selenium Grid环境，以2个运行phantomjs WebDriver的节点的Grid为例：
- 启动Hub: docker run -d -p 4444:4444 --name hub selenium/hub
- 启动Node-1: docker run -d --link hub:hub --name pnode1 selenium/node-phantomjs
- 启动Node-2: docker run -d --link hub:hub --name pnode2 selenium/node-phantomjs
等所有容器成功启动之后，打开浏览器访问http://<ip-of-local-docker-machine:4444>，就可以看到Selenium Grid的控制台了。
然后修改测试脚本指向本地Selenium Grid的服务地址，就可以通过Selenium Grid运行测试了。
browser = webdriver.Remote(
command_executor="http://192.168.99.100:4444/wd/hub",
desired_capabilities={'browserName': 'phantomjs'})
browser.implicitly_wait(30)
4 小结
以上就是我对自动化测试的一些见解，欢迎你到我的留言板分享，和大家一起过过招。
至此，有关QE所需掌握的3个基本测试技术的介绍就告一段落。无论是Mock，还是性能测试，自动化测试，本质上都只有一个目的，解放测试人员的生产力，让测试人员回归软件质量（Quality）本身。如果你想了解更多测试相关的技术，也欢迎到我的留言板留言，以后有机会我会再聊一些这方面的话题。感谢大家的关注。
