• 日期: 2028-10-19
  • 标签: 常规

采用有限状态机模型实现针对JPacman项目的基于模型的测试

本文将介绍如何使用有限状态机模型对 JPacman 项目进行基于模型的测试。

1. 状态机模型构建

根据 doc/scenarios.md 文中隐含的状态构建状态机模型，状态图应该至少包括当游戏暂停、游戏胜利和游戏失败的时候应该发生什么工作。使用 UML 绘制状态机。

暂停状态：

image.png

胜利状态：

image-2.png

失败状态：

image-3.png

2. 状态转换树生成

从状态机图生成状态转换树：

image-4.png

3. 状态转换表

构建状态转换表，针对(state,event)对设计测试用例：

| 状态 | 事件 | 下一状态 | | ------------- |:-------------:| -----:| | 游戏进行中 | 吃豆子 | 游戏进行中 | | 游戏进行中 | 吃超级豆子 | 吃了超级豆子 | | 游戏进行中 | 吃果实 | 游戏进行中 | | 游戏进行中 | 吃到幽灵 | 游戏失败 | | 游戏进行中 | 时间耗尽 | 游戏失败 | | 游戏进行中 | 暂停 | 游戏暂停 | | 游戏暂停 | 继续 | 游戏进行中 | | 游戏暂停 | 退出 | 游戏结束 | | 吃了超级豆子 | 时间耗尽 | 游戏进行中 | | 吃了超级豆子 | 吃到幽灵 | 游戏进行中 | | 吃了超级豆子 | 吃果实 | 游戏进行中 | | 吃了超级豆子 | 吃豆子 | 游戏进行中 | | 游戏失败 | 重新开始 | 游戏进行中 | | 游戏失败 | 退出 | 游戏结束 | | 游戏胜利 | 下一关 | 游戏进行中 | | 游戏胜利 | 退出 | 游戏结束 |

4. 测试用例编写

@Test
public void testEatDot() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃豆子
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testEatSuperDot() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃超级豆子
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 断言游戏状态为吃了超级豆子
    assertEquals(GameState.State.POWER_PILL, state.getState());
}

@Test
public void testEatFruit() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃果实
    game.move(Direction.NORTH);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testCollideGhost() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 移动到幽灵
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.NORTH);
    game.move(Direction.NORTH);
    // 断言游戏状态为失败
    assertEquals(GameState.State.LOST, state.getState());
}

@Test
public void testTimeUp() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 时间耗尽
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        game.tick();
    }
    // 断言游戏状态为失败
    assertEquals(GameState.State.LOST, state.getState());
}

@Test
public void testPause() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 暂停游戏
    game.pause();
    // 断言游戏状态为暂停
    assertEquals(GameState.State.PAUSED, state.getState());
}

@Test
public void testResume() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 暂停游戏
    game.pause();
    // 继续游戏
    game.resume();
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testExit() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 退出游戏
    game.exit();
    // 断言游戏状态为结束
    assertEquals(GameState.State.EXIT, state.getState());
}

@Test
public void testPowerPillTimeUp() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃超级豆子
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 时间耗尽
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        game.tick();
    }
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testPowerPillCollideGhost() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃超级豆子
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 移动到幽灵
    game.move(Direction.NORTH);
    game.move(Direction.NORTH);
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testPowerPillEatFruit() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃超级豆子
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 吃果实
    game.move(Direction.NORTH);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testPowerPillEatDot() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃超级豆子
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    // 吃豆子
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testRestart() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 移动到幽灵
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.WEST);
    game.move(Direction.NORTH);
    game.move(Direction.NORTH);
    // 重新开始
    game.restart();
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testNextLevel() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 吃豆子
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    game.move(Direction.EAST);
    // 下一关
    game.nextLevel();
    // 断言游戏状态为进行中
    assertEquals(GameState.State.PLAYING, state.getState());
}

@Test
public void testExitGame() {
    Game game = new Game();
    GameState state = game.getGameState();
    // 初始化游戏状态
    state.reset();
    // 开始游戏
    game.start();
    // 退出游戏
    game.exit();
    // 断言游戏状态为结束
    assertEquals(GameState.State.EXIT, state.getState());
}

注意:

  • 上述代码中的 Game 和 GameState 类需要根据您的实际项目进行调整。
  • 测试用例的编写应该涵盖所有可能的状态转换路径，确保代码的完整性和健壮性。
  • 您可以使用各种测试框架来执行测试用例，例如 JUnit 或 TestNG。
  • 使用有限状态机模型进行测试可以有效地提高代码质量，减少错误的发生。
JPacman 项目基于模型的测试 - 使用有限状态机模型

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