Uma abordagem de teste estrutural de integração par-a-par para programas OO e OA escritos em Java e AspectJ é apresentada. A finalidade dessa abordagem é descobrir defeitos que possam existir na interface entre os pares de unidades que se relacionam em um programa. Para programas OO este tipo de teste envolve testar a interação entre os pares de métodos. Já para programas OA, o teste estrutural de integração par-a-par envolve testar a interação entre os seguintes pares de unidades: método-método, método-adendo, adendo-método e adendo-adendo. Para efetuar o teste estrutural de integração par-a-par deve-se considerar todo o fluxo de execução (fluxo de controle e de dados) que ocorre entre a unidade chamadora e a unidade chamada. Para isso é definido o grafo Def-Uso Par-a-Par (PWDU) que é uma abstração formada pela integração dos grafos Def-Uso Orientado a Aspectos (AODU) da unidade chamadora e da unidade chamada. Além disso, são propostos três critérios para derivar requisitos de teste para pares de unidades. Dentre eles, dois critérios são baseados em fluxo de controle: todos-nós-integrados e todas-arestas-integradas; e um critério é baseado em fluxo de dados: todos-usos-integrados. Uma ferramenta que apóia o teste estrutural de unidade de programas OO e OA escritos em Java e AspectJ, chamada JaBUTi/AJ, foi estendida para dar apoio à abordagem de teste de integração proposta. Exemplos de usos são discutidos para explicar a aplicação da abordagem / A pairwise integration structural testing approach for OO and AO programs implemented with Java and AspectJ is presented. The purpose of this approach is to find faults that may exist in the interface between the pairs of units that relate in a program. For OO programs this type of testing involves testing the interaction among pair of methods. For AO programs, the pairwise integration structural testing involves testing the interaction among the following pairs of units: method-method, method-advice, advice-method and advice-advice. To perform the pairwise integration structural testing, all the execution flow (control and data flow) that happens between the caller and the called unit must be considered. For this, it is defined the PairWise Def-Use graph (PWDU) that is an abstraction formed by the integration of the Aspect-Oriented Def-Use (AODU) graphs of the caller and called unit. Additionally, three new criteria to derive test requirements for pairs of units are proposed. Amongst them, two criteria are based on control flow: all-integrated-nodes and all-integrated-edges; and one criterion is based on data flow: all-integrated-uses. A tool that supports unit structural testing of OO and AO programs implemented with Java and AspectJ, called JaBUTi/AJ, was extended in order to support the proposed integration testing approach. Examples are discussed in order to explain the application of the approach

As atividades de teste de software são de crescente importância devido à maciça presença de sistemas de informação em nosso cotidiano. Programas de Processamento de Imagens (PI) têm um domínio de entrada bastante complexo e, por essa razão, o teste tradicional realizado com esse tipo de programa, conduzido majoritariamente de forma manual, é uma tarefa de alto custo e sujeita a imperfeições. No teste tradicional, em geral, as imagens de entrada são construídas manualmente pelo testador ou selecionadas aleatoriamente de bases de imagens, muitas vezes dificultando a revelação de defeitos no software. A partir de um mapeamento sistemático da literatura realizado, foi identificada uma lacuna no que se refere à geração automatizada de dados de teste no domínio de imagens. Assim, o objetivo desta pesquisa é propor uma abordagem - denominada TAIGA (Test imAge generatIon by Genetic Algorithm) - para a geração de dados de teste para programas de PI por meio de algoritmo genético. Na abordagem proposta, operadores genéticos tradicionais (mutação e crossover) são adaptados para o domínio de imagens e a função fitness é substituída por uma avaliação de resultados provenientes de teste de mutação. A abordagem TAIGA foi validada por meio de experimentos com oito programas de PI distintos, nos quais observaram-se ganhos de até 38,61% em termos de mutation score em comparação ao teste tradicional. Ao automatizar a geração de dados de teste, espera-se conferir maior qualidade ao desenvolvimento de sistemas de PI e contribuir com a diminuição de custos com as atividades de teste de software neste domínio / The massive presence of information systems in our lives has been increasing the importance of software test activities. Image Processing (IP) programs have very complex input domains and, therefore, the traditional testing for this kind of program is a highly costly and vulnerable to errors task. In traditional testing, usually, testers create images by themselves or they execute random selection from images databases, which can make it harder to reveal faults in the software under test. In this context, a systematic mapping study was conducted and a gap was identified concerning the automated test data generation in the images domain. Thus, an approach for generating test data for IP programs by means of genetic algorithms was proposed: TAIGA - Test imAge generatIon by Genetic Algorithm. This approach adapts traditional genetic operators (mutation and crossover) to the images domain and replaces the fitness function by the evaluation of the results of mutation testing. The proposed approach was validated by the execution of experiments involving eight distinct IP programs. TAIGA was able to provide up to 38.61% increase in mutation score when compared to the traditional testing for IP programs. It\'s expected that the automation of test data generation elevates the quality of image processing systems development and reduces the costs of software test activities in the images domain

O Teste de software é uma atividade de garantia da qualidade que tem por finalidade diminuir o número de defeitos do software. Esta atividade contribui para redução do custo de manutenção e para a melhora da qualidade do software, durante o processo de desenvolvimento. Isso tem motivado a investigação e proposta de estratégias, técnicas, critérios e ferramentas de teste para diferentes paradigmas de desenvolvimento, tais como procedimental, orientado a objetos e orientado a aspectos. Vários estudos experimentais têm sido desenvolvidos para avaliar e comparar critérios de teste. Grande parte desses experimentos foram realizados com programas construídos sob um mesmo paradigma ou desconsiderando a influência do mesmo sobre os resultados. Entretanto, é importante avaliar o impacto de um paradigma específico sobre a atividade de teste uma vez que alguns defeitos podem estar relacionados ao seu uso. Este trabalho apresenta um estudo experimental realizado para caracterizar e avaliar o custo de aplicação e a dificuldade de satisfação de critérios de teste, comparando dois paradigmas: o orientado a objetos e o procedimental. O estudo considera critérios de teste funcionais e estruturais e utiliza um conjunto de programas do domínio de Estrutura de Dados. Os termos e fases do processo de experimentação controlada foram usados, à medida em que estes se mostraram adequados, para definir e executar o presente estudo. Os objetivos com a execução dessa pesquisa foram obter resultados iniciais sobre as questões investigadas bem como gerar artefatos que sirvam de base para a definição e condução de futuros experimentos e a criação de pacotes de laboratório. Além disso, pretende-se apoiar, por meio dos materiais gerados, o treinamento e o ensino da atividade do teste de software / Software Testing is a quality assurance activity that aims at reducing the number of software faults. This activity contributes for the reduction of maintenance costs and for software quality improvement during the development process. These factors have motivated the investigation and proposal of several testing strategies, techniques, criteria and tools for different programming paradigms, such as procedural, object-oriented and aspect-oriented. Regarding testing criteria, many experimental studies have been performed to evaluate and compare them. In general, these experiments comprise programs developed under the same paradigm or this influence over the results. However, some faults can be paradigm-related and it is important to evaluate its impact on the testing activity. This work presents an experimental study developed to characterize and evaluate the application cost and strength of testing criteria, comparing two programming paradigms: object-oriented and procedural. This study considers functional and strutural testing criteria and uses a set of programs from the data structure domain. Terms and phases from controlled experimentation process were used, as long as they showed to be adequated, to define and execute the present study. The research aims at obtaining initial results about the questions investigated as well as generating artifacts which support the definition and conduction of future experiments and the creation of laboratory packages. In addition, it intends to support, through the materials generated, the training and teaching of software testing activity

A Programação Orientada a Aspectos (POA) é uma técnica de desenvolvimento que apoia a separação de interesses transversais. Na POA, adendos são aplicados a pontos de junção do sistema por meio de uma construção especial chamada descritor de conjuntos de junção (ou simplesmente conjunto de junção). Esse mecanismo apoia a modularização de comportamentos transversais, entretanto, como as interações adicionadas não ficam explícitas no código-fonte, é difícil assegurar que estão corretas. Para lidar com esse problema, nesta tese é proposta uma abordagem rigorosa de teste estrutural de integração para programas orientados a aspectos. É definido um modelo de fluxo de controle e de dados baseado no bytecode Java chamado Grafo Def-Uso baseado em conjuntos de junção (ou PointCut-based Def-Use graph, PCDU) que modela as regiões de execução de um programa escrito em AspectJ que são afetadas por um conjunto de junção. Sobre este modelo são definidos três critérios de teste: todos-nós-baseados-em-conjunto-de-junção, todas-arestas-baseadas-em-conjunto-de-junção e todos-usos-baseados-em-conjunto-de-junção, que requerem a cobertura de todos os comandos, condicionais e pares def-uso no contexto de cada ponto de junção selecionado. Para automatizar o uso do modelo e critérios propostos, é implementada uma ferramenta chamada JaBUTi/PC-AJ. Além disso, para validar a abordagem proposta, são conduzidos estudos teóricos e experimentais que procuram avaliar os critérios tanto do ponto de vista do custo de aplicação quanto do ponto de vista da eficácia em encontrar defeitos. Os estudos oferecem indícios da aplicabilidade e da eficácia dos critérios para encontrar defeitos diretamente relacionados com a POA / Aspect-Oriented Programming (AOP) is a promising development technique that supports separation of crosscutting concerns. In AOP, advice is applied to join points in the system through a special construct called pointcut. This mechanism supports the modularization of crosscutting behavior; however, since the added interactions are not explicit in the source code, it is hard to ensure their correctness. To tackle this problem, this thesis proposes a rigorous structural testing approach for aspect-oriented programs. A control and data flow model based on Java bytecode the PointCut-based Def-Use Graph (PCDU) that models execution regions of a program affected by a pointcut is proposed. On top of this model three testing criteria are defined: all-pointcut-based-advice-nodes, all-pointcut-based-advice-edges, and all-pointcut-based-advice-uses, that require exercising all statements, branches and def-use pairs of each advice at the context of each affected join point. To automate the use of the proposed model and criteria, a tool named JaBUTi/PC-AJ is implemented. Moreover, to validate the proposed approach, both theoretical and experimental studies are presented. These studies provide evidence of the applicability and efficacy of the proposed criteria

A Programação Orientada a Aspectos (POA) é uma técnica de desenvolvimento que apoia a separação de interesses transversais. Na POA, adendos são aplicados a pontos de junção do sistema por meio de uma construção especial chamada descritor de conjuntos de junção (ou simplesmente conjunto de junção). Esse mecanismo apoia a modularização de comportamentos transversais, entretanto, como as interações adicionadas não ficam explícitas no código-fonte, é difícil assegurar que estão corretas. Para lidar com esse problema, nesta tese é proposta uma abordagem rigorosa de teste estrutural de integração para programas orientados a aspectos. É definido um modelo de fluxo de controle e de dados baseado no bytecode Java chamado Grafo Def-Uso baseado em conjuntos de junção (ou PointCut-based Def-Use graph, PCDU) que modela as regiões de execução de um programa escrito em AspectJ que são afetadas por um conjunto de junção. Sobre este modelo são definidos três critérios de teste: todos-nós-baseados-em-conjunto-de-junção, todas-arestas-baseadas-em-conjunto-de-junção e todos-usos-baseados-em-conjunto-de-junção, que requerem a cobertura de todos os comandos, condicionais e pares def-uso no contexto de cada ponto de junção selecionado. Para automatizar o uso do modelo e critérios propostos, é implementada uma ferramenta chamada JaBUTi/PC-AJ. Além disso, para validar a abordagem proposta, são conduzidos estudos teóricos e experimentais que procuram avaliar os critérios tanto do ponto de vista do custo de aplicação quanto do ponto de vista da eficácia em encontrar defeitos. Os estudos oferecem indícios da aplicabilidade e da eficácia dos critérios para encontrar defeitos diretamente relacionados com a POA / Aspect-Oriented Programming (AOP) is a promising development technique that supports separation of crosscutting concerns. In AOP, advice is applied to join points in the system through a special construct called pointcut. This mechanism supports the modularization of crosscutting behavior; however, since the added interactions are not explicit in the source code, it is hard to ensure their correctness. To tackle this problem, this thesis proposes a rigorous structural testing approach for aspect-oriented programs. A control and data flow model based on Java bytecode the PointCut-based Def-Use Graph (PCDU) that models execution regions of a program affected by a pointcut is proposed. On top of this model three testing criteria are defined: all-pointcut-based-advice-nodes, all-pointcut-based-advice-edges, and all-pointcut-based-advice-uses, that require exercising all statements, branches and def-use pairs of each advice at the context of each affected join point. To automate the use of the proposed model and criteria, a tool named JaBUTi/PC-AJ is implemented. Moreover, to validate the proposed approach, both theoretical and experimental studies are presented. These studies provide evidence of the applicability and efficacy of the proposed criteria

Uma abordagem de teste estrutural de integração contextual para programas OO e OA escritos em Java e AspectJ é apresentada. A finalidade dessa abordagem é descobrir defeitos que possam existir nas interfaces entre uma determinada unidade (método ou adendo) e todas as outras que interagem diretamente com ela, bem como descobrir defeitos que possam ocorrer na hierarquia de chamadas dessas unidades. Para programas OO, esse tipo de teste envolve testar a interação entre métodos; já para programas OA, o teste estrutural de integração nível um (como também pode ser chamado) deve considerar as interações método-método, método-adendo, adendo-adendo e adendo-método. Para efetuar o teste estrutural de integração nível um deve-se considerar todo o fluxo de execução (fluxo de controle e de dados) que ocorre entre uma unidade chamadora e as unidades que interagem diretamente com ela. Para isso é definido o grafo Def-Uso IN1P, que é uma abstração formada pela integração dos grafos Def-Uso Orientado a Aspectos (AODU) da unidade chamadora e das unidades que ela chama ou que a afeta. Além disso, são propostos três critérios para derivar os requisitos de teste, dois baseados em fluxo de controle (todos-nós-integrados-N1 e todas-arestas-integradas-N1) e um baseado em fluxo de dados (todos-usos-integrados-N1). A ferramenta JaBUTi/AJ foi estendida para dar apoio à abordagem de teste de integração proposta. Exemplos são apresentados para ilustrar o uso da ferramenta para o teste de profundidade um e também seu uso no contexto de uma abordagem que leva em consideração também o teste de unidades e o teste baseado em conjuntos de junção / A Contextual structural integration testing for OO and OA programs written in Java and AspectJ is presented. The purpose of this approach is to discover faults that may exist in the interfaces between a particular unit (method or advice) and all others that interact directly with it, as well as to discover defects that may occur in the call hierarchy of these units. In OO programs, this type of test involves testing the interaction among methods. For OA programs, the structural integration testing at the depth of one (as it can also be called) should consider the method-method, method-advice, advice-advice and advice-method interactions. To perform structural integration testing at the depth of one level the whole execution flow (control and data flow) that occurs among a caller unit and the units that interact directly with it it must be considered. The IN1P Def-Use graph has been defined as an abstraction formed by the integration of the Aspect-Oriented Def-Use (AODU) graphs of the caller unit and of the units that it calls or affects it. Also, three criteria to derive test requirements are proposed, two of which are based on control flow all-integrated-nodes-N1 and all-integrated-edges-N1 and one is based on data flowall-integrated-uses-N1. The tool JaBUTi/AJ was extended to support the proposed integration testing approach. Examples are presented to illustrate the use of the tool for depth 1 testing as well as its use in the context of an approach that also takes into account unit testing and pointcut-based testing

A geração de dados de teste é uma tarefa obrigatória do processo de teste de software. Em geral, é realizada por prossionais de teste, o que torna seu custo elevado e sua automatização necessária. Os frameworks existentes que auxiliam essa atividade são restritos, fornecendo apenas uma única técnica de geração de dados de teste, uma única função de aptidão para avaliação dos indivíduos e apenas um algoritmo de seleção. Este trabalho apresenta o framework JaBTeG (Java Bytecode Test Generation) de geração de dados de teste. A principal característica do framework é permitir o desenvolvimento de métodos de geração de dados de teste por meio da seleção da técnica de geração de dados de teste, da função de aptidão, do algoritmo de seleção e critério de teste estrutural. Utilizando o framework JaBTeG, técnicas de geração de dados de teste podem ser criadas e experimentadas. O framework está associado à ferramenta de teste JaBUTi (Java Bytecode Understanding and Testing) para auxiliar a geração de dados de teste. Quatro técnicas de geração de dados de teste, duas funções de aptidão e quatro algoritmos de seleção foram desenvolvidos para validação da abordagem proposta pelo framework. De maneira complementar, cinco programas com características diferentes foram testados com dados gerados usando os métodos providos pelo framework JaBTeG. / Test data generation is a mandatory activity of the software testing process. In general, it is carried out by testing practitioners, which makes it costly and its automation needed. Existing frameworks to support this activity are restricted, providing only one data generation technique, a single tness function to evaluate individuals, and a unique selection algorithm. This work describes the JaBTeG (Test Java Bytecode Generation) framework for testing data generation. The main characteristc of JaBTeG is to allow the development of data generation methods by selecting the data generation technique, the tness function, the selection algorithm and the structural testing criteria. By using JaBTeG, new methods for testing data generation can be developed and experimented. The framework was associated with JaBUTi (Java Bytecode Understanding and Testing) to support testing data creation. Four data generation techniques, two tness functions, and four selection algorithms were developed to validate the approach proposed by the framework. In addition, ve programs with dierent characteristics were tested with data generated using the methods supported by JaBTeG.

A geração de dados de teste é uma tarefa obrigatória do processo de teste de software. Em geral, é realizada por prossionais de teste, o que torna seu custo elevado e sua automatização necessária. Os frameworks existentes que auxiliam essa atividade são restritos, fornecendo apenas uma única técnica de geração de dados de teste, uma única função de aptidão para avaliação dos indivíduos e apenas um algoritmo de seleção. Este trabalho apresenta o framework JaBTeG (Java Bytecode Test Generation) de geração de dados de teste. A principal característica do framework é permitir o desenvolvimento de métodos de geração de dados de teste por meio da seleção da técnica de geração de dados de teste, da função de aptidão, do algoritmo de seleção e critério de teste estrutural. Utilizando o framework JaBTeG, técnicas de geração de dados de teste podem ser criadas e experimentadas. O framework está associado à ferramenta de teste JaBUTi (Java Bytecode Understanding and Testing) para auxiliar a geração de dados de teste. Quatro técnicas de geração de dados de teste, duas funções de aptidão e quatro algoritmos de seleção foram desenvolvidos para validação da abordagem proposta pelo framework. De maneira complementar, cinco programas com características diferentes foram testados com dados gerados usando os métodos providos pelo framework JaBTeG. / Test data generation is a mandatory activity of the software testing process. In general, it is carried out by testing practitioners, which makes it costly and its automation needed. Existing frameworks to support this activity are restricted, providing only one data generation technique, a single tness function to evaluate individuals, and a unique selection algorithm. This work describes the JaBTeG (Test Java Bytecode Generation) framework for testing data generation. The main characteristc of JaBTeG is to allow the development of data generation methods by selecting the data generation technique, the tness function, the selection algorithm and the structural testing criteria. By using JaBTeG, new methods for testing data generation can be developed and experimented. The framework was associated with JaBUTi (Java Bytecode Understanding and Testing) to support testing data creation. Four data generation techniques, two tness functions, and four selection algorithms were developed to validate the approach proposed by the framework. In addition, ve programs with dierent characteristics were tested with data generated using the methods supported by JaBTeG.

As atividades de teste de software são de crescente importância devido à maciça presença de sistemas de informação em nosso cotidiano. Programas de Processamento de Imagens (PI) têm um domínio de entrada bastante complexo e, por essa razão, o teste tradicional realizado com esse tipo de programa, conduzido majoritariamente de forma manual, é uma tarefa de alto custo e sujeita a imperfeições. No teste tradicional, em geral, as imagens de entrada são construídas manualmente pelo testador ou selecionadas aleatoriamente de bases de imagens, muitas vezes dificultando a revelação de defeitos no software. A partir de um mapeamento sistemático da literatura realizado, foi identificada uma lacuna no que se refere à geração automatizada de dados de teste no domínio de imagens. Assim, o objetivo desta pesquisa é propor uma abordagem - denominada TAIGA (Test imAge generatIon by Genetic Algorithm) - para a geração de dados de teste para programas de PI por meio de algoritmo genético. Na abordagem proposta, operadores genéticos tradicionais (mutação e crossover) são adaptados para o domínio de imagens e a função fitness é substituída por uma avaliação de resultados provenientes de teste de mutação. A abordagem TAIGA foi validada por meio de experimentos com oito programas de PI distintos, nos quais observaram-se ganhos de até 38,61% em termos de mutation score em comparação ao teste tradicional. Ao automatizar a geração de dados de teste, espera-se conferir maior qualidade ao desenvolvimento de sistemas de PI e contribuir com a diminuição de custos com as atividades de teste de software neste domínio / The massive presence of information systems in our lives has been increasing the importance of software test activities. Image Processing (IP) programs have very complex input domains and, therefore, the traditional testing for this kind of program is a highly costly and vulnerable to errors task. In traditional testing, usually, testers create images by themselves or they execute random selection from images databases, which can make it harder to reveal faults in the software under test. In this context, a systematic mapping study was conducted and a gap was identified concerning the automated test data generation in the images domain. Thus, an approach for generating test data for IP programs by means of genetic algorithms was proposed: TAIGA - Test imAge generatIon by Genetic Algorithm. This approach adapts traditional genetic operators (mutation and crossover) to the images domain and replaces the fitness function by the evaluation of the results of mutation testing. The proposed approach was validated by the execution of experiments involving eight distinct IP programs. TAIGA was able to provide up to 38.61% increase in mutation score when compared to the traditional testing for IP programs. It\'s expected that the automation of test data generation elevates the quality of image processing systems development and reduces the costs of software test activities in the images domain

O Teste de software é uma atividade de garantia da qualidade que tem por finalidade diminuir o número de defeitos do software. Esta atividade contribui para redução do custo de manutenção e para a melhora da qualidade do software, durante o processo de desenvolvimento. Isso tem motivado a investigação e proposta de estratégias, técnicas, critérios e ferramentas de teste para diferentes paradigmas de desenvolvimento, tais como procedimental, orientado a objetos e orientado a aspectos. Vários estudos experimentais têm sido desenvolvidos para avaliar e comparar critérios de teste. Grande parte desses experimentos foram realizados com programas construídos sob um mesmo paradigma ou desconsiderando a influência do mesmo sobre os resultados. Entretanto, é importante avaliar o impacto de um paradigma específico sobre a atividade de teste uma vez que alguns defeitos podem estar relacionados ao seu uso. Este trabalho apresenta um estudo experimental realizado para caracterizar e avaliar o custo de aplicação e a dificuldade de satisfação de critérios de teste, comparando dois paradigmas: o orientado a objetos e o procedimental. O estudo considera critérios de teste funcionais e estruturais e utiliza um conjunto de programas do domínio de Estrutura de Dados. Os termos e fases do processo de experimentação controlada foram usados, à medida em que estes se mostraram adequados, para definir e executar o presente estudo. Os objetivos com a execução dessa pesquisa foram obter resultados iniciais sobre as questões investigadas bem como gerar artefatos que sirvam de base para a definição e condução de futuros experimentos e a criação de pacotes de laboratório. Além disso, pretende-se apoiar, por meio dos materiais gerados, o treinamento e o ensino da atividade do teste de software / Software Testing is a quality assurance activity that aims at reducing the number of software faults. This activity contributes for the reduction of maintenance costs and for software quality improvement during the development process. These factors have motivated the investigation and proposal of several testing strategies, techniques, criteria and tools for different programming paradigms, such as procedural, object-oriented and aspect-oriented. Regarding testing criteria, many experimental studies have been performed to evaluate and compare them. In general, these experiments comprise programs developed under the same paradigm or this influence over the results. However, some faults can be paradigm-related and it is important to evaluate its impact on the testing activity. This work presents an experimental study developed to characterize and evaluate the application cost and strength of testing criteria, comparing two programming paradigms: object-oriented and procedural. This study considers functional and strutural testing criteria and uses a set of programs from the data structure domain. Terms and phases from controlled experimentation process were used, as long as they showed to be adequated, to define and execute the present study. The research aims at obtaining initial results about the questions investigated as well as generating artifacts which support the definition and conduction of future experiments and the creation of laboratory packages. In addition, it intends to support, through the materials generated, the training and teaching of software testing activity