Android应用并行自动化测试技术研究与实现

［陈学亮 武娟 庞涛 钱锋 刘晓军］

Android应用并行自动化测试技术研究与实现

［陈学亮 武娟 庞涛 钱锋 刘晓军］

文章对Android平台主流的自动化测试技术例如Monkey、MonkeyRunner、Robotium、Appium进行了研究与分析，基于Appium跨平台、跨进程、跨应用等优点，提出了一套基于Appium的并行自动化测试方案，通过集成TestNG测试框架实现测试脚本在多个Android设备并行运行，实现了Android应用的并行自动化测试，能够充分提升测试效率，弥补人工测试存在的缺陷。

Android 并行 自动化 Appium TestNG

陈学亮

硕士，就职于中国电信股份有限公司广东研究院，工程师，主要研究方向为Android自动化测试、Android应用技术等。

武娟

硕士，中国电信股份有限公司广东研究院，高级工程师，主要研究方向为云计算、大数据技术等。

庞涛

硕士，中国电信股份有限公司广东研究院，工程师，主要研究方向为智能家居、新型网络技术等。

钱锋

硕士，中国电信股份有限公司广东研究院，工程师，主要研究方向为大数据、云游戏、虚拟现实技术等。

刘晓军

硕士，中国电信股份有限公司广东研究院，工程师，主要研究方向为应用虚拟化技术、多媒体等。

1 引言

随着移动互联网行业的快速发展，近年来以Android为代表的智能手机用户呈现高速增长的趋势，根据权威机构统计，截止2015年底中国的智能手机用户已超过5亿。相应的Android应用程序也日趋丰富，目前Google的Android应用市场已有上百万个应用，并且仍然保持快速增长和滚动更新。

Android应用的质量（例如易用性、稳定性、可靠性等）决定了应用在用户群中的口碑和体验，因此对应用进行各项测试是应用开发商、开发者、应用市场提供商、终端厂商、运营商的一项重要工作。由于Android系统存在碎片化、机型众多的问题，每推出一款新的Android应用，或者发布新版本，往往需要适配多个Android版本（例如4.x、5.x、6.x）和数百款机型，若采用传统的人工测试需要大量的时间和人力成本，效率较低，难以满足应用敏捷开发、快速迭代和上线发布的要求。

本文基于现有的热门开源工具和框架，研究Android应用程序的并行自动化测试技术，目标是实现应用程序在多款手机设备上根据预先编写的测试脚本，同时进行自动化测试并输出结果，从而大幅度缩短测试时间，降低测试成本，提高测试的准确性和效率。

2 自动化测试技术

2.1 Monkey工具

Monkey是Android SDK自带的一个测试工具，通常用于模拟向应用程序发送各种随机的输入消息（例如屏幕点击、按键输入、手势输入等），验证应用在海量、长时间的随机性输入下是否会出现闪退或崩溃，主要用于应用的压力测试。Monkey的使用非常简单，在PC上可通过adb命令启动，直接在Android设备或模拟器上执行，例如：

$adb shell monkey -p com.gstar.compare -v -v 10000

其中-p com.gstar.compare指定了Monkey需要启动的应用程序包，-v –v是设置命令行输出测试信息的级别为2（输出最详细的信息），10000是发送随机消息的次数，当测试成功执行完毕会输出测试结果统计（包括事件次数，事件类型，运行时间等数据），如图1。

图1 Monkey测试结果统计

而测试遇到异常崩溃时会输出相应的日志信息，例如下面碰到了一个空指针的异常（包含异常方法名称、代码位置，便于程序员迅速定位异常原因），如图2。

图2 Monkey测试异常信息

2.2 MonkeyRunner工具

MonkeyRunner是Android SDK自带的另一个测试工具，相比Monkey而言，MonkeyRunner可通过Python语言编写测试脚本，在测试用例中通过坐标位置、控件ID、控件名称等方式控制应用的界面元素，弥补了Monkey只有简单命令，无法进行复杂逻辑处理等方面的缺陷。MonkeyRunner采用了C/S架构，在PC端逐行解释Python代码并发送到Android设备执行，其脚本可通过手工编写或录制/回放方式自动生成。MonkeyRunner适合用于功能测试和回归测试，它可以为一个应用自动贯彻一次功能测试，在脚本中设定按键或触摸事件的输入数值，观察比对输出结果，验证应用功能的正确性。测试脚本示例如下：

from com.android.monkeyrunner import MonkeyRunner,MonkeyDevice //引入monkeyrunner模块

device = MonkeyRunner.waitForConnection() //连接并绑定Android设备

device.installPackage(“d:\ compare.apk “) //指 定APK安装文件路径

device.startActivity(component = “ com.gstar.compare/com.gstar.compare.main.ActivityMain “) //启动应用

mr.sleep(3.0) //等待3秒

device.type(‘helloworld’) //输入字符串helloworld

device.press(‘KEYCODE_ENTER’) //输入回车

…………

result = device.takeSnapshot() //屏幕截图

result.writeToFile(‘./shot1.png’,’png’) //指定路径保存截图

2.3 Robotium框架

Robotium是一款开源的Android自动化测试框架，对Android原生的Instrumentation测试框架进行了二次封装，主要针对Android应用进行黑盒自动化测试，可提供模拟各种手势操作（点击、长按、滑动等）、查找和断言机制的API，能够对Activity、Dialog、Toast、Menu等各类控件进行操作。由于基于Instrumentation的测试用例需要和被测应用运行在同一个进程里，除非应用是调试版本（与测试用例一样使用调试版密钥签名），否则需要对应用进行重新打包签名。重新打包签名可使用re-sign.jar工具，首先将原APK去除签名并重新打包为APK文件，然后用公钥重新签名：

keytool -genkey -v -keystoreandroid.keystore -alias android.keystore -keyalg RSA -validity 20000

jarsigner -verbose -keystoreandroid.keystore -signedjarandroid_signed.apkandroid.apkandroid.keystore

Robotium测试用例采用Java语言编写，代码结构和Instrumentation类似，通过Solo对象的实例创建各类事件进行测试，setUp方法用于初始化，tearDown方法用于结束测试，test方法完成测试，结构如下：

2.4 Appium框架

Appium也是一款开源的自动化测试框架，它采用C/ S架构，客户端用于封装WebDriver API，读取用各种语言编写的测试脚本并转换为测试命令发给服务端，服务端使用Node.js搭建HTTP Sever接受测试指令并发送给测试目标，服务端可以部署在本地或云端。Appium在底层使用Android的自动化测试框架进行测试，Android 4.2.1以上版本使用UiAutomator框架，低版本使用Instrumentation以及Selendroid框架。Appium工作原理如图3。

图3 Appium架构

相比Robotium，Appium框架具备以下优点：

（1）跨平台，支持Android、iOS、Firefox OS等平台的应用测试；

（2）服务端也是跨平台的，可以部署在Windows、Linux或者Mac OS X上；

（3）跨应用，支持原生应用、混合应用、Web应用测试；

（4）跨进程，不受Instrumentation限制，可以在多个进程间进行测试，应用无需重新签名；

（5）跨语言，基于Appium独特的解释机制，可以支持Java、JS、Python、Ruby、PHP等多种语言。

3 并行测试方案

由于Appium具备跨平台、跨应用、跨进程等优点，本文主要基于Appium研究并行自动化测试方案。Appium采用C/S架构，因此可建立多个Server对应每台测试设备，同时进行测试。例如两台设备并行测试则启动2个Appium Server，分别配置好IP地址（本机则为127.0.0.1）和端口号（例如4723和4725），同时集成TestNG框架实现并行测试，TestNG是一个开源的测试框架，通过将测试信息添加到TestNG的xml配置文件中能够实现并行测试，关键步骤如下：

（1）通过adb devices命令获取测试设备标识符UDID

（2）项目路径下新建testng.xml文件，代码如下：

（3）执行测试命令（需配置环境变量）：

通过在TestNG的xml配置文件中写入设备标识UDID、Appium服务器IP地址和端口号，程序会自动在对应的设备上运行Appium服务器解释后的测试代码，实现多设备的并行自动化测试，运行结束后可在测试设备和命令窗口查看测试结果。

4 结束语

随着Android系统版本滚动更新，Android机型日益丰富，相应的Android应用也是层出不穷，对Android应用进行测试是一项不可或缺的任务，而传统的人工测试存在大量重复性的工作，测试效率不高并且精确性较低。本文对当前主流的Android自动化测试工具和框架进行了研究与分析，提出了一套基于Appium集成TestNG测试框架的并行测试方案，通过该方法能够实现Android应用在多台设备并行完成自动化测试，可以有效提高测试效率，减少人工干预，测试脚本可复用，具有很强的实用性和指导意义。

1 谢红霞,吴红梅.基于Android的自动化测试的设计与实现[J].计算机时代.2012,(02):20-22

2 张立芬,周悦,郭振东.Android移动应用测试[J].中国新通信,2013,(03):84-86

3 陈昊.Android手机自动化测试系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,2014

4 宋春雨.Android平台自动化测试的研究与实践[D].北京邮电大学,2012

5 白凯,崔冬华.基于JUnit自动化单元测试的研究[J].计算机与数字工程,2010,(02):52-54,103

6 邓青华.软件自动化测试工具研究[J].软件导刊,2011,(01):57-59

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.11.001

（2016-08-17）