16 - 脑洞大开：GUI测试还能这么玩（Page Code Gen + Data Gen + Headless）？
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在前面的几篇文章中，我介绍了 GUI 自动化测试的数据驱动测试、页面对象（Page Object）模型、业务流程封装，以及测试数据相关的内容。
今天这篇文章，我将从页面对象自动生成、GUI 测试数据自动生成、无头浏览器三个方面展开，这也是 GUI 测试中三个比较有意思的知识点。
在前面的文章中，我已经介绍过页面对象（Page Object）模型的概念。页面对象模型，是以 Web 页面为单位来封装页面上的控件以及控件的部分操作，而测试用例基于页面对象完成具体操作。最典型的模式就是：XXXPage.YYYComponent.ZZZOperation。
基于页面对象模型的伪代码示例，如图1所示。
图1基于页面对象模型的伪代码示例
如果你在实际项目中已经用过页面对象模型，你会发现开发和维护页面对象的类（Page Class），是一件很耗费时间和体力的事儿。
你需要打开页面，识别出可以唯一确定某元素的属性或者属性集合，然后把它们写到 Page Class 里，比如图 1 的第 2 行代码 username_input=findElementByName(“username”)，就是通过控件的名字（username）来定位元素的。
更糟糕的是，GUI 的页面会经常变动，如果开发人员开发前端代码时没有严格遵循可测试性的要求，Page Class 的维护成本就会更高。
那么，什么方法能够解决这个问题呢？答案就是，页面对象自动生成技术，它非常适用于需要维护大量页面对象的中大型 GUI 自动化测试项目。
页面对象自动生成技术，属于典型的“自动化你的自动化”的应用场景。它的基本思路是，你不用再手工维护 Page Class 了，只需要提供 Web 的 URL，它就会自动帮你生成这个页面上所有控件的定位信息，并自动生成 Page Class。
但是，需要注意的是，那些依赖于数据的动态页面对象也会被包含在自动生成的 Page Class 里，而这种动态页面对象通常不应该包含在 Page Class 里，所以，往往需要以手工的方式删除。
目前，很多商用自动化工具，比如 UFT，已经支持页面对象自动生成功能了，同时还能够对 Page Class 进行版本管理。
但是，开源的自动化方案，页面对象自动生成功能一般需要自己开发，并且需要与你所用的自动化测试框架深度绑定。目前，中小企业很少有自己去实现这一功能的。
不过，有个好消息是，目前国内应用还不算多、免费的 Katalon Studio，已经提供了类似的页面对象库管理功能，如果感兴趣的话，你可以去试用一下。
GUI 测试数据自动生成，指的由机器自动生成测试用例的输入数据。
乍一听上去是不是感觉有点玄乎？机器不可能理解你的业务逻辑，怎么可能自动生成测试数据呢？
你的这个想法完全合理，并且也是完全正确的。所以，我在这里说的“测试数据自动生成”，仅仅局限于以下两种情况： 1. 根据 GUI 输入数据类型，以及对应的自定义规则库自动生成测试输入数据。 比如，GUI 界面上有一个“书名”输入框，它的数据类型是 string。 那么，基于数据类型就可以自动生成诸如 Null、SQL 注入、超长字符串、非英语字符等测试数据。 同时，根据自定义规则库，还可以根据具体规则生成各种测试数据。这个自定义规则库里面的规则，往往反映了具体的业务逻辑。比如，对于“书名”，就会有书名不能大于多少个字符、一些典型的书名（比如，英文书名、中文书名等）等等业务方面的要求，那么就可以根据这些业务要求来生成测试数据。 根据自定义规则生成测试数据的核心思想，与安全扫描软件 AppScan 基于攻击规则库自动生成和执行安全测试的方式，有异曲同工之处。 2. 对于需要组合多个测试输入数据的场景，测试数据自动生成可以自动完成多个测试数据的笛卡尔积组合，然后再以人工的方式剔除掉非法的数据组合。 但是，这种方式并不一定是最高效的。对于输入参数比较多，且数据之间合法组合比较少或者难以明确的情况，先自动化生成笛卡尔积组合，再删除非法组合，效率往往还不如人为组合来得高。所以，在这个场景下是否要用测试数据自动生成方法，还需要具体问题具体分析。 更常见的用法是，先手动选择部分输入数据进行笛卡尔积，并删除不合法的部分；然后，在此基础上，再人为添加更多业务上有意义的输入数据组合。 比如，输入数据有 A、B、C、D、E、F 六个参数，你可以先选取最典型的几个参数生成笛卡尔积，假设这里选取 A、B 和 C；然后，在生成的笛卡尔积中删除业务上不合法的组合；最后，再结合 D、E 和 F 的一些典型取值，构成更多的测试输入数据组合。
无头浏览器，即 Headless Browser，是一种没有界面的浏览器。
什么？浏览器没有界面，还叫什么浏览器啊？别急，我将为你一一道来。
无头浏览器，其实是一个特殊的浏览器，你可以把它简单地想象成是运行在内存中的浏览器。它拥有完整的浏览器内核，包括 JavaScript 解析引擎、渲染引擎等。
与普通浏览器最大的不同是，无头浏览器执行过程中看不到运行的界面，但是你依然可以用 GUI 测试框架的截图功能截取它执行中的页面。
无头浏览器的主要应用场景，包括 GUI 自动化测试、页面监控以及网络爬虫这三种。在 GUI 测试过程中，使用无头浏览器的好处主要体现在四个方面： 1. 测试执行速度更快。 相对于普通浏览器来说，无头浏览器无需加载 CSS 以及渲染页面，在测试用例的执行速度上有很大的优势。 2. 减少对测试执行的干扰。 可以减少操作系统以及其他软件（比如杀毒软件等）不可预期的弹出框，对浏览器测试的干扰。 3. 简化测试执行环境的搭建。 对于大量测试用例的执行而言，可以减少对大规模 Selenium Grid 集群的依赖，GUI 测试可以直接运行在无界面的服务器上。 4. 在单机环境实现测试的并发执行。 可以在单机上很方便地运行多个无头浏览器，实现测试用例的并发执行。
但是，无头浏览器并不完美，它最大的缺点是，不能完全模拟真实的用户行为，而且由于没有实际完成页面的渲染，所以不太适用于需要对于页面布局进行验证的场景。同时，业界也一直缺乏理想的无头浏览器方案。
在 Google 发布 Headless Chrome 之前，PhantomJS 是业界主流的无头浏览器解决方案。但是，这个项目的维护一直以来做得都不够好，已知未解决的缺陷数量多达 1800 多个，虽然支持主流的 Webkit 浏览器内核，但是依赖的 Chrome 版本太低。所以，无头浏览器一直难以在 GUI 自动化测试中大规模应用。
但好消息是，2017 年 Google 发布了 Headless Chrome，以及与之配套的 Puppeteer 框架，Puppeteer 不仅支持最新版本的 Chrome，而且得到 Google 官方的支持，这使得无头浏览器可以在实际项目中得到更好的应用。
也正是这个原因，PhantomJS 的创建者 Ariya Hidayat 停止了它的后续维护，Headless Chrome 成了无头浏览器的首选方案。
那什么是 Puppeteer 呢？Puppeteer 是一个 Node 库，提供了高级别的 API 封装，这些 API 会通过 Chrome DevTools Protocol 与 Headless Chrome 的交互达到自动化操作的目的。
Puppeteer 也是由 Google 开发的，所以它可以很好地支持 Headless Chrome 以及后续 Chrome 的版本更新。
如果你也迫不及待地想要尝试把 Headless Chrome 应用到自己的 GUI 测试中，那还等什么，赶紧下载并开始吧。
我分别介绍了无头浏览器、页面对象自动生成，以及 GUI 测试数据自动生成，这三个 GUI 测试中比较有意思的知识点，包括它们的概念、应用场景等内容。 1. 对于页面对象自动生成，商用测试软件已经实现了这个功能。但是，如果你选择开源测试框架，就需要自己实现这个功能了。 2. GUI 测试数据自动生成，主要是基于测试输入数据的类型以及对应的自定义规则库实现的，并且对于多个测试输入数据，可以基于笛卡尔积来自动组合出完整的测试用例集合。 3. 对于无头浏览器，你可以把它简单地想象成运行在内存中的浏览器，它拥有完整的浏览器内核。与普通浏览器最大的不同是，它在执行过程中看不到运行的界面。目前，Headless Chrome 结合 Puppeteer 是最先进的无头浏览器方案，如果感兴趣，你可以下载试用。
在你的工作中，还有哪些好的方法和实践可以提高 GUI 自动化测试的效率吗？
