상태 전이 테스팅(State Transition Testing)

상태 전이 테스트는 시스템이나 객체의 상태 변화를 모델링하고, 이벤트에 따른 상태 전이와 그 결과를 검증하는 기법이다.
이 방법은 시스템의 현재 상황(Conditions)과 이전 이력(History)을 반영하는 상태(States) 및 그 변화(Transition)에 따라 시스템이 어떻게 동작하는지를 테스트한다.

상태 전이 테스트의 목적

  1. 시스템의 모든 가능한 상태와 전이를 식별하고 테스트
  2. 유효한 상태 전이뿐만 아니라 유효하지 않은 전이도 테스트
  3. 상태 변화에 따른 시스템의 반응과 출력을 검증

상태 전이 테스트의 주요 구성 요소

시스템의 상태 전이를 테스트하기 위해서는 다음 요소들을 이해하고 정의해야 한다:

  1. 상태(States): 시스템이 특정 시점에 가질 수 있는 조건이나 상황을 의미한다. 예를 들어, 로그인 시스템의 경우 ‘로그아웃 상태’, ‘로그인 상태’, ‘잠금 상태’ 등이 있을 수 있다.
  2. 이벤트(Events): 상태 변화를 촉발하는 트리거를 말한다. ‘로그인 버튼 클릭’, ‘비밀번호 입력’, ‘시간 초과’ 등이 이벤트의 예시이다.
  3. 전이(Transitions): 한 상태에서 다른 상태로의 변화를 의미한다. 이는 특정 이벤트에 의해 발생하며, 조건이 충족되어야 실행된다.
  4. 액션(Actions): 전이가 발생할 때 실행되는 동작이다. ‘에러 메시지 표시’, ‘데이터 저장’, ‘화면 갱신’ 등이 여기에 해당한다.

상태 전이 테스트 설계 방법

  1. 상태 전이 다이어그램 작성: 시스템의 모든 상태와 상태 간 전이를 표현하는 다이어그램을 작성한다.

  2. 상태-이벤트 테이블 구성: 상태 전이 다이어그램을 바탕으로 모든 상태와 이벤트의 관계를 테이블로 정리한다.

  3. 전이 트리 구성: 상태-이벤트 테이블을 기반으로 상태가 전이되는 경로를 트리 형태로 표현한다.

  4. 테스트 케이스 도출:

    • 유효 테스트 케이스: 정상적인 상태 전이를 검증하는 케이스
    • 무효 테스트 케이스: 유효하지 않은 상태 전이를 검증하는 케이스
    • 가드 조건 테스트 케이스: 상태 전이에 조건이 있는 경우, 해당 조건을 검증하는 케이스

  5. 테스트 프로시저 구성: 테스트 케이스를 실행 순서에 따라 나열하여 테스트 프로시저를 작성한다.

실제 적용 예시

자동판매기의 상태 전이 테스트를 예로 들어보자:

상태:

  • 대기 상태
  • 금액 입력 상태
  • 제품 선택 상태
  • 제품 배출 상태
  • 거스름돈 반환 상태

테스트 시나리오:

  1. 정상 흐름: 대기 → 금액 입력 → 제품 선택 → 제품 배출 → 거스름돈 반환 → 대기
  2. 예외 상황:
    • 잘못된 금액 투입
    • 재고 없는 제품 선택
    • 거스름돈 부족 상황

테스트 수행 전략

상태 전이 테스트는 다음과 같은 전략을 통해 수행된다:

  1. 0-스위치 커버리지: 모든 상태를 최소한 한 번씩 방문하는 테스트.
  2. 1-스위치 커버리지: 모든 전이를 최소한 한 번씩 수행하는 테스트.
  3. 라운드-트립 커버리지: 시작 상태로 돌아오는 순환 경로를 테스트.
  4. N-스위치 커버리지: N개의 연속된 전이를 포함하는 경로를 테스트.

테스트 결과 분석 및 문서화

테스트 수행 후에는 다음 사항들을 철저히 분석하고 문서화해야 한다:

  1. 발견된 결함:

    • 잘못된 상태 전이
    • 누락된 상태 처리
    • 예외 상황 처리 미흡

  2. 테스트 커버리지:

    • 방문한 상태의 비율
    • 수행된 전이의 비율
    • 테스트되지 않은 경로

  3. 개선 제안:

    • 발견된 문제점에 대한 해결 방안
    • 추가 테스트 필요 영역

상태 전이 테스트의 장점

  1. 복잡한 시스템의 동작을 체계적으로 모델링하고 테스트할 수 있다.
  2. 누락되거나 잘못된 상태 전이를 효과적으로 발견할 수 있다.
  3. 시스템의 동작을 사용자 관점에서 검증할 수 있다.

상태 전이 테스트의 적용 분야

  1. 임베디드 소프트웨어 시스템
  2. 자동화가 필요한 기술 분야
  3. 비즈니스 객체 모델링
  4. 인터넷 애플리케이션의 화면 흐름 테스트
  5. 워크플로우 기반 시스템:
    • 문서 관리 시스템
    • 결재 시스템
    • 주문 처리 시스템
  6. 사용자 인터페이스:
    • 로그인 시스템
    • 회원가입 프로세스
    • 온라인 쇼핑 카트

주의사항

  1. 상태 전이 다이어그램이 복잡해질 경우 테스트 설계와 실행이 어려워질 수 있다.
  2. 모든 가능한 상태와 전이를 식별하고 테스트하는 것이 중요하므로, 시스템에 대한 깊은 이해가 필요하다.

참고 및 출처