如何使用 Selenium 測試工具對 Ruby on Rails 和 Ajax 應(yīng)用程序進(jìn)行功能測試

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級別: 中級

Christian Hellsten , IT 專家, IBM

2006 年 1 月 04 日

驗收測試（也稱功能測試）是用來測試手工任務(wù)的功能的，但是手工測試這些任務(wù)可能很花時間，并且容易出現(xiàn)人為的錯誤。在本文中，作者為架構(gòu)師、開發(fā)人員和測試人員展示了如何使用 Selenium 測試工具來自動化驗收測試。通過自動化測試，可以節(jié)省時間，并消除測試人員所犯的錯誤。文中還給出了一個例子，以演示如何將 Selenium 應(yīng)用到現(xiàn)實中使用 Ruby on Rails 和 Ajax 的項目上。

Web 應(yīng)用程序的驗收測試常常涉及一些手工任務(wù)，例如打開一個瀏覽器，并執(zhí)行一個測試用例中所描述的操作。但是手工執(zhí)行的任務(wù)容易出現(xiàn)操作人員人為的錯誤，也比較費時間。因此，盡可能將這些任務(wù)自動化，以消除人為因素，這是一種很好的做法。于是 Selenium 之類的測試工具就有了用武之地。Selenium 幫助您自動化驗收測試，從而可以構(gòu)建經(jīng)過更嚴(yán)格測試、因而更為可靠也更易于維護(hù)的軟件。

驗收測試也稱黑盒測試和功能測試，是測試和檢驗應(yīng)用程序是否能按照涉眾（stakeholder）的功能性需求、非功能性需求和其他重要需求來運行的一種方法。驗收測試是單元測試和組合測試的補充，后兩者通常是使用 xUnit 框架編寫的。驗收測試也可以使用編程語言來編寫，但是 Selenium 和其他類似的工具，例如 Fitnesse，也支持用特定于工具的文檔格式編寫測試。

驗收測試與單元測試和組合測試有以下不同之處：

• 應(yīng)用程序是作為一個完整的端到端實體來測試的，而不是像單元測試和組合測試那樣，只是測試一個類或一組類。
• 驗收測試是在用戶界面（例如一個瀏覽器）上執(zhí)行的，而不是在 Web 應(yīng)用程序界面上執(zhí)行的。
• 編寫測試用例的人不一定知道應(yīng)用程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此也被稱作黑盒測試。非技術(shù)性用戶也可以編寫驗收測試。

背景知識

在討論 Selenium 之前，我要介紹關(guān)于以下三個話題的一些背景知識，因為這些話題雖然不是本文的主題，但是和本文密切相關(guān)：

• 持續(xù)集成
• Ajax
• Ruby/Ruby on Rails

持續(xù)集成

持續(xù)集成的目標(biāo)是自動化構(gòu)建和測試過程，以便每天自動運行一次或多次這些過程，而不是每個月手動地運行一次。使用持續(xù)集成的最大好處是，代碼的更改會定期地自動被集成。如果系統(tǒng)受損，沒有構(gòu)建成功，Apache Continuum 和 Luntbuild 之類的持續(xù)集成工具可以自動通過發(fā)送電子郵件通知團(tuán)隊（見 參考資料）。

Ajax

Ajax 是 Asynchronous JavaScript and XML 的縮寫，這是為相當(dāng)老的技術(shù)新創(chuàng)造的一個術(shù)語。Ajax 背后的主要思想是，由于只需更新部分頁面而不是整個頁面，所以 Web 應(yīng)用程序可以更快地對用戶操作做出響應(yīng)。

Ajax 將更多的復(fù)雜性引入到 Web 應(yīng)用程序中，這一點也反映在測試中。這是因為 Ajax 就像它的名稱所表明的那樣，使用 JavaScript 和異步 HTTP 請求來更新頁面內(nèi)容。每個瀏覽器在實現(xiàn)中與其他瀏覽器相比有一些小小的不同。Selenium 是測試和檢測這些差異的很好的工具，因為它在大多數(shù)流行的瀏覽器中都能夠運行。

Ruby/Ruby on Rails

Ruby 是一種開放源碼的解釋型腳本語言，用于快捷、容易地進(jìn)行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計。它提供了大量的庫，而且簡單易用，還具有可擴展性和可移植性。該語言是由 Yukihiro “Matz” Matsumoto 創(chuàng)造的，目的是讓程序員將更多的注意力放在手頭的任務(wù)上，擺脫語法的煩惱。

Rails 是由 David Heinemeier Hansson 創(chuàng)造的一種全棧的（full-stack）、開放源碼的 Ruby Web 框架。Rails 的目標(biāo)是使現(xiàn)實中的應(yīng)用程序編寫起來需要的代碼更少，并且比 J2EE 和 XML 之類的語言更容易。所有層都能夠無縫地一起工作，因此可以使用一種語言編寫從模板到控制流乃至業(yè)務(wù)邏輯的各種東西。Rails 使用 YAML 而不是 XML 配置文件以及注釋形式的反射和運行時擴展。這里不存在編譯階段 —— 程序修改后將直接運行。

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什么是 Selenium？

Selenium 是 ThoughtWorks 專門為 Web 應(yīng)用程序編寫的一個驗收測試工具。據(jù) Selenium 主頁所說，與其他測試工具相比，使用 Selenium 的最大好處是：

Selenium 測試直接在瀏覽器中運行，就像真實用戶所做的一樣。Selenium 測試可以在 Windows、Linux 和 MacintoshAnd 上的 Internet Explorer、Mozilla 和 Firefox 中運行。其他測試工具都不能覆蓋如此多的平臺。

使用 Selenium 和在瀏覽器中運行測試還有很多其他好處。下面是主要的兩大好處：

• 通過編寫模仿用戶操作的 Selenium 測試腳本，可以從終端用戶的角度來測試應(yīng)用程序。
• 通過在不同瀏覽器中運行測試，更容易發(fā)現(xiàn)瀏覽器的不兼容性。

Selenium 的核心，也稱 browser bot，是用 JavaScript 編寫的。這使得測試腳本可以在受支持的瀏覽器中運行。browser bot 負(fù)責(zé)執(zhí)行從測試腳本接收到的命令，測試腳本要么是用 HTML 的表布局編寫的，要么是使用一種受支持的編程語言編寫的。

Selenium 適用于以下瀏覽器：

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Selenium 命令

通過 Selenium 命令，腳本編寫者可以描述 browser bot 在瀏覽器中所執(zhí)行的操作。可以將這些命令分成兩類 —— 操作（action） 和斷言（assertion）：

• 操作模擬用戶與 Web 應(yīng)用程序的交互。例如，單擊一個按鈕和填寫一個表單，這些都是常見的用戶操作，可以用 Selenium 命令來自動化這些操作。
• 斷言驗證一個命令的預(yù)期結(jié)果。常見的斷言包括驗證頁面內(nèi)容或當(dāng)前位置是否正確。

在 Selenium 網(wǎng)站上可以找到可用命令的完整列表（見 參考資料）。

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Selenium 模式

可以按兩種模式來使用 Selenium：test runner 和 driven。這兩種模式在復(fù)雜性和編寫方式方面有所不同。driven 測試腳本編寫起來往往要更復(fù)雜一些，因為它們是用編程語言編寫的。但是如果使用 Python 或 Ruby 之類的高級動態(tài)編程語言，那么這種復(fù)雜性方面的差異就很小。

兩種模式之間最大的不同點在于，如果使用 driven 腳本，測試有一部分在瀏覽器之外運行，而如果使用 test runner 腳本的話，測試是完全在瀏覽器中運行的。

不管是 test runner 還是 driven 測試用例，都可以與持續(xù)集成工具集成。

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test runner 模式

Selenium test runner 腳本，也稱測試用例（test case），是用 HTML 語言通過一個簡單的表布局編寫的，如 清單 1 所示。

  <table border="1">
    <tr>
      <td>First command</td>
      <td>Target</td>
      <td>Value</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Second command</td>
      <td>Target</td>
      <td>Value</td>
    </tr>
  </table>

test runner 腳本通常與所測試的應(yīng)用程序（AUT）部署在同一個服務(wù)器上。這是因為 browser bot 使用 JavaScript 來模擬用戶操作。這些腳本在一個受限制的沙箱環(huán)境中運行。如果需要繞過這些限制，可以使用一個代理。

test runner 腳本使用與 xUnit 框架相同的測試套件（test suite）和測試用例概念。測試用例和命令按照它們在測試套件和測試用例中出現(xiàn)的順序依次執(zhí)行。在 清單 1 中：

• 第一列包含命令 或斷言。
• 第二列包含命令或斷言的目標(biāo)（target）。這里可以用多種受支持的組件定位符中的一種來指定目標(biāo)。通常使用的是組件的 ID 或名稱，但 XPath 和 DOM 定位符也是受支持的。
• 第三列包含用于為命令或斷言指定參數(shù)的值。例如，當(dāng)使用 type 命令時，這一列可能就是一個文本域所期望的值。

即使對于非技術(shù)人員來說，test runner 腳本也易于閱讀和編寫。當(dāng)在一個瀏覽器中打開 清單 1 中的例子時，將得到類似這樣的一個表：

接下來，我將描述如何使用命令和斷言編寫一個簡單但是完整的測試用例。

測試用例實例

執(zhí)行 清單 2 中的測試腳本時，它將執(zhí)行以下操作：

1. 通過進(jìn)入 /change_address_form.html 打開變更地址頁面。
2. 在 ID 為 address_field 的文本框中輸入 Betelgeuse state prison。
3. 單擊名為 Submit 的輸入?yún)^(qū)。注意，這里使用 XPath 找到 Submit 按鈕，這導(dǎo)致表單數(shù)據(jù)被發(fā)送到服務(wù)器。
4. 驗證頁面是否包含文本 Address change successful。

  <table>
    <tr>
      <td>open</td>
      <td>/change_address_form.html</td>
      <td></td>
    </tr>
    <tr>
      <td>type</td>
      <td>address_field</td>
      <td>Betelgeuse state prison</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>clickAndWait</td>
      <td>//input[@name='Submit']</td>
      <td></td>
    </tr>
    <tr>
      <td>verifyTextPresent</td>
      <td>Address change successful</td>
      <td></td>
    </tr>
  </table>

測試套件

要達(dá)到對應(yīng)用程序的完全測試覆蓋，通常需要不止一個測試用例。這就是 Selenium 使用測試套件的原因。測試套件用于將具有類似功能的一些測試用例編成一組，以便讓它們按順序運行。

測試套件和測試用例一樣，都是用簡單的 HTML 表編寫的。Selenium 執(zhí)行的缺省測試套件的名稱是 TestSuite.html。清單 3 展示了一個測試套件，該套件像通常的用戶一樣測試應(yīng)用程序。注意，測試套件使用一個只包含一列的表，表中的每一行指向一個包含某個測試用例的文件。

  <table>
    <tr>
      <td>Test suite for the whole application</td>
    </tr>
    <tr>
      <td><a href="test_main_page.html">Access main page</a></td>
    </tr>
    <tr>
      <td><a href="test_login.html">Login to application</a></td>
    </tr>
    <tr>
      <td><a href="test_address_change.html">Change address</a></td>
    </tr>
    <tr>
      <td><a href="test_logout.html">Logout from application</a></td>
    </tr>
  </table>

接下來我將把目光轉(zhuǎn)移到 driven 測試腳本。

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driven 模式

driven Selenium 腳本是用多種受支持的編程語言中的一種編寫的 —— 目前可用的有 Java、Ruby 和 Python 驅(qū)動程序。這些腳本在瀏覽器之外的一個單獨的進(jìn)程中運行。驅(qū)動程序的任務(wù)是執(zhí)行測試腳本，并通過與運行在瀏覽器中的 browser bot 進(jìn)行通信來驅(qū)動瀏覽器。驅(qū)動程序與 browser bot 之間的通信使用一種簡單的特定于 Selenium 的連接語言 Selenese。

driven 腳本比 test runner 腳本更強大、更靈活，可以將它們與 xUnit 框架集成。driven 腳本的缺點（與 test runner 腳本相比）是，這種腳本編寫和部署起來更復(fù)雜。這是因為驅(qū)動程序必須執(zhí)行以下任務(wù)：

• 啟動服務(wù)器。
• 部署所測試的應(yīng)用程序（AUT）。
• 部署測試腳本。
• 啟動瀏覽器。
• 發(fā)送命令到 browser bot。
• 驗證 browser bot 執(zhí)行的命令的結(jié)果。

driven 腳本更依賴于應(yīng)用程序運行時環(huán)境。例如，Java 驅(qū)動程序使用一個嵌入式 Jetty 或 Tomcat 實例來部署所測試的應(yīng)用程序。目前，已經(jīng)有人在致力于將 Selenium 集成到 Ruby on Rails 中，但是在我撰寫本文之際，這個集成版本還沒有被發(fā)布。

清單 4 摘自一個使用 Ruby 驅(qū)動程序的 driven 測試腳本。注意，我省略了用于啟動服務(wù)器和瀏覽器的步驟，這個測試腳本代碼幾乎和 test runner 腳本一樣簡單。

    .
    .
    puts selenium.open('/logout.html')
    puts selenium.verify_location('/index.html')
    .
    .

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現(xiàn)實中的需求

在接下來的兩節(jié)（現(xiàn)實中的需求 和 現(xiàn)實中的用例）中，我將描述如何在現(xiàn)實場景中使用 Selenium，并針對用 Ruby on Rails 和一點兒 Ajax 技術(shù)編寫的一個簡單的股票報價查看器應(yīng)用程序編寫 Selenium 測試用例。雖然這個應(yīng)用程序是用 Ruby on Rails 編寫的，但是也可以將這個例子應(yīng)用于任何 Web 應(yīng)用程序，因為測試腳本是按 test runner 模式以 HTML 編寫的。這個示例應(yīng)用程序是用 Ruby 1.8.3 和 Ruby on Rails 0.14.2 測試的，但是它也可能可以使用更舊的或更新的版本。

如果有 Linux，那么發(fā)行版中通常已經(jīng)包括了 Ruby。在命令提示符下運行 ruby -v，檢查您所擁有的版本。對于大多數(shù)平臺，都可以在 http://www.ruby-lang.org/ 上找到一個 Ruby 發(fā)行版。

接下來的步驟是通過 RubyGems 打包系統(tǒng)安裝 Ruby on Rails。為此，只需執(zhí)行 gem install rails --include-dependencies。在某些平臺上，必須執(zhí)行一些額外的步驟，所以請訪問 Ruby on Rails 網(wǎng)站，以獲得更多細(xì)節(jié)。

在我撰寫本文之際，目前可用的 Selenium 版本是 0.6。我已經(jīng)將它集成在示例應(yīng)用程序中（見 下載 小節(jié)），我的做法是從 http://selenium.thoughtworks.com/ 下載 Selenium Core 包，然后將名為 selenium 的文件夾復(fù)制到用于靜態(tài)內(nèi)容的文件夾。在 Ruby on Rails 應(yīng)用程序中，這個文件夾的名稱是 public。在 J2EE Web 應(yīng)用程序中，可以將 selenium 文件夾放在 Web 應(yīng)用程序的根目錄或 WAR 歸檔文件中。

最后一步是下載示例應(yīng)用程序。從 下載 小節(jié)中獲得這個包。解壓應(yīng)用程序，并打開一個命令提示符。然后轉(zhuǎn)入應(yīng)用程序被解壓到的那個目錄。為了啟動應(yīng)用程序，運行 ruby script/server。應(yīng)該看到 Rails 成功啟動了，如 圖 1 所示。

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現(xiàn)實中的用例

在本節(jié)中，我將列出示例應(yīng)用程序的用例。通過這些簡化的用例，可以編寫模擬用戶所執(zhí)行步驟的驗收測試，并驗證這些步驟的結(jié)果是否與預(yù)期相符。股票報價應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了以下四個用例：

• 登錄
• 查看股票
• 查看股票細(xì)節(jié)
• 退出

實現(xiàn)這些用例的代碼已經(jīng)編寫好了；可以在 app 目錄中找到該代碼，測試用例在 public/selenium/tests 文件夾中。

登錄用例

大多數(shù)人都知道登錄頁面是如何工作的 —— 輸入用戶名和密碼，然后將數(shù)據(jù)提交到服務(wù)器。如果憑證有效，就可以成功登錄，并看到受安全保護(hù)的資源。在示例應(yīng)用程序中，這個測試用例包含以下用戶操作和斷言，必須將它轉(zhuǎn)換成一個 Selenium 測試用例：

1. 單擊登錄鏈接。
2. 驗證系統(tǒng)是否要求用戶進(jìn)行登錄。
3. 輸入用戶名。
4. 輸入密碼。
5. 按下登錄按鈕。
6. 驗證是否登錄成功。

圖 2 展示了用于這些需求的 Selenium 測試用例。注意，我是在運行測試之后截取屏幕快照的。綠色箭頭表示成功地通過驗證的斷言。

查看股票測試用例

查看股票頁面顯示一個公司列表。用于這個頁面的測試用例非常簡單，所以被包括在前一個測試用例的后面。該測試用例驗證當(dāng)前位置是否為 /main/list_stocks，以及頁面是否包含文本 Click on a company name to view details。

查看股票細(xì)節(jié)用例

查看股票細(xì)節(jié)用例是在查看股票頁面上觸發(fā)的。用戶在一個公司名稱上單擊鼠標(biāo)時，就觸發(fā)了到服務(wù)器的一個 Ajax 請求。服務(wù)器的響應(yīng)包括該公司的詳細(xì)信息，這些信息將插入到當(dāng)前頁面中，而不必重新裝載完整的頁面。用于這個用例的測試用例執(zhí)行以下用戶操作：

1. 單擊公司名稱 Acme Oil。
2. 驗證頁面上是否顯示該公司的詳細(xì)信息。
3. 單擊公司名稱 Acme Automotive。
4. 驗證頁面上是否顯示該公司的詳細(xì)信息。

由于使用了 Ajax，請求是異步發(fā)生的。在一般的 Web 應(yīng)用程序中，所有東西通常都是同步的，因此這一點提出了一種不同的挑戰(zhàn)。可以像測試其他功能一樣來測試 Ajax 功能。惟一的不同是，必須讓 Selenium 暫停，等待 Ajax 命令完成。為此，可以使用 pause 命令來等待 Ajax 命令的完成。另外，Joseph Moore 在他最近的 blog 貼中提到，還可以使用 waitForValue 和 waitForCondition 命令代替 pause 命令（見 參考資料）。

圖 3 展示了被轉(zhuǎn)換成 Selenium 用例的需求。

注意 pause 命令：必須使用這些命令，以便等待異步請求完成和更新頁面內(nèi)容。如果沒有 500 毫秒的暫停，測試將失敗（如 圖 4 所示）。

pause 命令還測試 Ajax 功能的非功能性需求。500 毫秒對于 pause 命令是一個很好的值，因為 Ajax 請求應(yīng)該快速地執(zhí)行和完成。可以試著去掉 pause 命令，看看結(jié)果如何。如果測試在您的機器上失敗，那么試著將這個值增加到 1000 毫秒。

退出用例

退出用例很容易實現(xiàn)，簡單來說只有以下兩步：

1. 單擊退出鏈接。
2. 驗證是否成功退出。

圖 5 展示了最后這個測試用例。

所有測試都被添加到 圖 6 左側(cè)顯示的缺省測試套件中。

執(zhí)行測試套件

最后要做的是在 Mozilla Firefox 和 Microsoft Internet Explorer 中執(zhí)行測試套件。為此，在瀏覽器中打開 http://localhost:3000/selenium/TestRunner.html，然后單擊 圖 6 中所示的 All 按鈕。失敗的測試用例和斷言將被標(biāo)記為紅色，但是這里，在兩個瀏覽器中所有用例都應(yīng)該可以成功完成（同樣見 圖 6）。注意，我使用的是 Mozilla Firefox 1.0.7 和 Internet Explorer 6.0。

還可以單步調(diào)試測試套件，這意味著 Selenium 將很慢地執(zhí)行測試套件，這樣當(dāng)測試套件在瀏覽器中執(zhí)行時，就可以看到它的每一步。

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結(jié)束語

Selenium 是軟件工程師、設(shè)計人員和測試人員的工具箱中又一個有用且重要的工具。通過將該工具與持續(xù)集成工具相結(jié)合，團(tuán)隊就可以將驗收測試自動化，并構(gòu)建更好的軟件，因為他們可以更容易、更早、更頻繁地發(fā)現(xiàn) bug。Selenium 的另一個優(yōu)點是可以節(jié)省時間，使開發(fā)人員和測試人員不必將時間花在本可以（也應(yīng)該）自動化的手工任務(wù)上，從而讓團(tuán)隊將精力放在更有價值的活動上。

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下載

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參考資料

• 您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點上的 英文原文。
  
  
• 查看可用 Selenium 命令的完整列表。
  
  
• 參閱 Wikipedia 對 驗收測試 的定義。
  
  
• 看看在這個集體討論會中大家如何看待 Selenium 到 Ruby on Rails 的集成。
  
  
• 參閱 Wikipedia 對 Ajax 的定義。
  
  
• 嘗試 Selenium 的 waitForValue 和 waitForCondition 命令 —— Joseph Moore 提出的 pause 命令的 替代品。
  
  
• 鉆研 developerworks 上的這些 Ajax 參考資料：
  • Build apps with Asynchronous JavaScript with XML, or Ajax（2005 年 11 月) 演示了如何用 Ajax 構(gòu)建支持實時驗證的 Web 應(yīng)用程序。
  • 面向 Java 開發(fā)人員的 Ajax: 構(gòu)建動態(tài)的 Java 應(yīng)用程序（2005 年 9 月）是關(guān)于使用 Ajax 開發(fā)應(yīng)用程序的指南。
  • AJAX 及使用 E4X 編寫 Web 服務(wù)腳本，第 1 部分（2005 年 4 月）是關(guān)于 Ajax 的初級讀物。
  • 面向 Java 開發(fā)人員的 Ajax: 結(jié)合 Direct Web Remoting 使用 Ajax（2005 年 11 月）演示了如何自動化 Ajax 的繁重工作。
  
  
• 閱讀歸檔的 診斷 Java 代碼 系列（developerWorks，2001 年），包括作為最佳編程實踐和調(diào)試實踐的測試任務(wù)的自動化。
  
  
• 在 developerWorks 上查看所有 Ruby 和 Ruby on Rails 文章，包括以下難得的資料：
  • 教程 使用 Ruby 進(jìn)行 socket 編程 講解 Ruby 的基礎(chǔ)知識，并給出了用 Ruby 語言開發(fā)基于套接字的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序所用的一些最重要的類（2005 年 10 月）。
  • 使用 Ruby on Rails 快速開發(fā) Web 應(yīng)用程序（2005 年 6 月） 描述了用 MVC 模式進(jìn)行快速開發(fā)的一個框架。
  • Ruby on Rails 和 J2EE：兩者能否共存？（2005 年 7 月） 將 Ruby on Rails 與 J2EE 做了比較。
  
  
• 查看 developerWorks 上的所有 Python 文章。
  
  

• 獲取關(guān)于 Selenium 工具的詳細(xì)信息，該工具是 ThoughtWorks 根據(jù)用于企業(yè)軟件開發(fā)的敏捷開發(fā)方法而創(chuàng)造的。
  
  
• 訪問 Ruby on Rails 主頁和 Ruby language 主頁，以獲得為掌握這些技術(shù)所需的各種資料。
  
  
• 查看用于構(gòu)建基于 Java 的項目的持續(xù)集成服務(wù)器 Continuum。
  
  
• 研究 Luntbuild，這是一個強大的構(gòu)建自動化和管理工具，用于自動化構(gòu)建，并充當(dāng)構(gòu)建管理系統(tǒng)。
  
  
• 嘗試用 Fitnesse 作為驗收測試框架。
  
  
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• 獲取 Selenium Recorder，這是一個 Firefox 擴展，通過它可以記錄 Selenium 測試腳本。

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關(guān)于作者

	Christian Hellsten 目前是 IBM 業(yè)務(wù)咨詢服務(wù)部的 IT 專家。他在 IT 界有六年以上從事大型電子商務(wù)項目的經(jīng)驗。他的專業(yè)領(lǐng)域包括 Java、J2EE 和 EAI 架構(gòu)、設(shè)計和開發(fā)。他還喜歡使用更動態(tài)的、高效且有趣的語言和框架，例如 Python、Ruby 和 Ruby on Rails。