ما المقصود باختبار البرامج؟

تشمل الفوائد الأساسية للاختبار القوي تقديم برامج عالية الجودة من خلال تحديد الأخطاء وتحسين الأداء.

اليوم، أصبح اختبار البرمجيات جزءًا لا يتجزأ من ممارسات التطوير الحديثة، مدفوعًا بالتحول وعمليات التطوير ومسارات التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) . لم يعد الاختبار خطوة أخيرة قبل الإصدار - فهو يبدأ في مرحلة تخطيط التصميم ويستمر ما بعد النشر.

يدعم نهج الاختبار هذا الإصدارات الأسرع ويقلِّل المخاطر في بيئات البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات سريعة التغيُّر. تساعد الممارسات مثل الاختبار المبكر (اختبار Shift-Left) -حيث يبدأ الاختبار في وقت مبكر من دورة التطوير- الفرق على اكتشاف المشكلات بشكل أسرع. يُتيح الاختبار المبكر، الذي يركِّز على المراقبة والتحقق في الإنتاج، للفرق التكيف مع الاستخدام في العالم الحقيقي بشكل أسرع.

تستمر الاستراتيجية الحديثة لاختبار البرامج في التطور بالتزامن مع التطورات في الأتمتة والذكاء الاصطناعي (AI) وبنى السحابة الأصلية، مثل الخدمات المصغرة. مع تزايد تعقيد البرامج وتسارع دورات الإصدار، أصبح الاختبار الذكي سائداً بشكل متزايد.

في تقرير صادر عن Fortune Business Insights، بلغت قيمة سوق الاختبارات المدعومة بالذكاء الاصطناعي العالمي 856.7 مليون دولار أمريكي في عام 2024. ومن المتوقع أن ينمو من 1010.9 مليون دولار أمريكي في عام 2025 إلى 3824.0 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2032، بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 20.9% خلال فترة التوقع.¹

بدأ اختبار البرمجيات جنبًا إلى جنب مع تطوير هندسة البرمجيات، والتي ظهرت بعد الحرب العالمية الثانية مباشرةً. يُنسب إلى عالم الكمبيوتر Tom Kilburn كتابة أول برنامج حاسوبي، والذي تم عرضه لأول مرة في 21 يونيو 1948 في جامعة مانشستر في إنجلترا. وقد كان يُجري حسابات رياضية عبر تعليمات بسيطة باستخدام تعليمات كود الجهاز.

في السنوات الأولى، كان تصحيح الأخطاء هو أسلوب الاختبار الأساسي وظل كذلك خلال العقدين التاليين. وبحلول الثمانينيات، بدأت فرق التطوير تتطلع إلى ما هو أبعد من مجرد عزل الأخطاء البرمجية وإصلاحها. بدأوا في اختبار التطبيقات في إعدادات العالم الحقيقي لضمان وظائف وموثوقية أوسع.

كان هذا التحول بمثابة بداية نظرة أوسع للاختبار، نظرة تركز على ضمان الجودة كمحور تركيز حساس. لقد أصبح جزءًا لا يتجزأ من دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC)- العملية المنظمة التي تستخدمها الفرق لإنشاء برمجيات عالية الجودة ومنخفضة التكلفة وآمنة.

شهدت فترة التسعينيات وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ظهور الاختبارات المؤتمتة، إلى جانب ممارسات جديدة مثل التطوير الموجه بالاختبار (TDD). خلال هذه الفترة، اكتسبت تقنيات البرمجة المعيارية مثل البرمجة الموجهة للكائنات (OOP)، التي تنظم البرمجيات في وحدات نمطية، شعبية أيضًا. سهل هذا التصميم المعياري كتابة اختبارات مركزة لأجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية، والمعروفة باسم اختبارات الوحدة. تطلّب التوسع في تطبيقات الأجهزة المحمولة والويب استراتيجيات اختبار جديدة، بما في ذلك اختبار الأداء وقابلية الاستخدام والأمان.

خلال العقد الماضي، أدت التطورات في منهجبات الأسلوب الرشيق وعمليات التطوير إلى تغيير جذري في كيفية بناء الفرق وتسليم البرامج. لقد أصبح الاختبار مستمرًا وآليًا ومتكاملًا في كل مرحلة من مراحل التطوير والنشر. تستفيد العديد من المؤسسات اليوم من أدوات الأتمتة المملوكة لها ومفتوحة المصدر ومنصات الاختبار المستمر (على سبيل المثال، Katalon Studio، وPlaywright، وSelenium) لتحقيق ضمان الجودة. تساعدهم هذه الأدوات أيضًا على اكتساب السرعة وقابلية التوسع وثقة العملاء.

في عالم اليوم المترابط، أصبحت عواقب عيوب البرمجيات أكثر خطورة من أي وقت مضى. يمكن أن يؤدي التأخر في التسليم أو عيوب البرامج إلى الإضرار بسمعة العلامة التجارية، مما يؤدي إلى إحباط العملاء وعدم رضاهم. في الحالات القصوى، يمكن أن يؤدي الخطأ أو العيب إلى تدهور الأنظمة المترابطة أو التسبب في حدوث أعطال خطيرة.

خذ بعين الاعتبار الحادثة التي تورطت فيها شركة Delta Air Lines في يوليو 2024. أدى تحديث برامج معيب من شركة الأمن السيبراني CrowdStrike إلى تعطل النظام على نطاق واسع عبر منصات Microsoft Windows. شهدت شركة Delta التأثير التشغيلي الأشد وطأة بين شركات الطيران الأمريكية، حيث ألغيت آلاف الرحلات الجوية وتجاوزت الخسائر المقدرة 500 مليون دولار أمريكي^.2 يسلط هذا الحدث الضوء على الأهمية الحيوية للاختبار الشامل، خاصة عند دمج برامج الجهات الخارجية في أنظمة المهام الحساسة .

على الرغم من أن الاختبار بحد ذاته يترتب عليه تكاليف، إلا أنه يمكن للشركات توفير ملايين الدولارات سنوياً في التطوير والدعم من خلال تطبيق تقنيات اختبار فعالة وعمليات ضمان الجودة. يحدد اختبار البرامج المبكر المشكلات قبل طرح المنتج في السوق. وكلما أسرعت فرق التطوير في الحصول على التعليقات على الاختبارات، كلما تمكنوا من حل المشكلات الخطيرة مثل:

• عيوب البنية

• قرارات التصميم السيئة

• الوظائف غير الصالحة أو غير الصحيحة

• الثغرات الأمنية

• مشكلات قابلية التوسع

عندما يُتيح التطوير مساحة كافية للاختبار، تتحسَّن موثوقية البرنامج، ويتم تقديم تطبيقات عالية الجودة مع أخطاء أقل. إن النظام الذي يلبّي أو يتجاوز توقعات العملاء يمكن أن يؤدي إلى زيادة المبيعات، وحصة أكبر في السوق، وتحسين تجارب المستخدمين.

ينقسم اختبار البرامج بشكل أساسي إلى فئتين رئيسيتين:

• الاختبار اليدوي

• الاختبار الآلي

الاختبار اليدوي هو العملية التي يقوم فيها المختبِرون بتنفيذ حالات الاختبار يدويًّا دون استخدام أدوات الأتمتة. يقوم المختبِرون بتنفيذ إجراءات مثل النقر على الأزرار، وإدخال النصوص، والتحقق من المخرجات، محاكين بذلك طريقة تفاعُل المستخدم النهائي مع البرنامج.

عادةً ما يُستخدم الاختبار اليدوي للاختبار الاستكشافي، واختبار قابلية الاستخدام، وعندما يكون التطبيق صغيرًا بما يكفي بحيث لا يكون التشغيل المؤتمت ضروريًا.

يستخدم الاختبار المؤتمت البرامج النصية والأدوات لتنفيذ الاختبارات على البرامج تلقائياً. هذا النهج الأساسي مفيد لمهام الاختبار المتكررة وللأنظمة الأكبر حجماً حيث يكون تنفيذ نفس الاختبارات عدة مرات ضرورياً.

يضمن الاختبار المؤتمت إمكانية اختبار البرامج بسرعة واتساق أكبر. كما أنه يقلل الخطأ البشري ويحسن كفاءة الاختبار بمرور الوقت.

بشكل عام ، يحدث اختبار البرامج على أربعة مستويات مختلفة - أو مراحل - ضمن دورة حياة تطوير البرامج، يركز كل منها على أجزاء معينة من التطبيق:

• اختبار الوحدة

• اختبار التكامل

• اختبار النظام

• اختبار القبول

هناك العديد من الأنواع المختلفة لاختبار البرامج التي تندرج تحت المستويات التي تمت مناقشتها سابقاً، ويمكن تقسيمها عادةً إلى فئتين رئيسيتين:

• الاختبار الوظيفي يتحقق مما إذا كان التطبيق يتصرف وفقًا للمتطلبات المحددة.

• الاختبار غير الوظيفي يقيِّم كيفية أداء البرنامج تحت ظروف مختلفة، مثل الحِمل، أو الضغط، أو في بيئات متنوعة.

توضِّح القوائم التالية أنواع الاختبارات الشائعة داخل كل فئة.

• اختبار الصندوق الأبيض: يتضمن اختبار الصندوق الأبيض الاختبار القائم على معرفة البنية الداخلية والمنطق ووظائف البرنامج الذي يتم اختباره.

• اختبار الصندوق الأسود: في اختبار الصندوق الأسود، لا يملك المختبر أي معلومات حول طريقة العمل الداخلية لنظام البرمجيات.

•  اختبار مخصص: في الاختبار المخصص، يحاول المختبرون في الاختبار المخصص كسر أو العثور على أخطاء في التطبيق دون اتباع اختبارات أو وثائق محددة مسبقاً.  

• اختبار واجهة برمجة التطبيقات (API): يتحقق اختبار واجهة برمجة التطبيقات (API) من أن الواجهات بين مكونات البرنامج تعمل بشكل صحيح وموثوق. اختبار واجهة برمجة التطبيقات هو جزء أساسي من API management، وهي البرامج والعمليات التي تدعم دورة حياة واجهة برمجة التطبيقات.

• الاختبار الاستكشافي: يساعد الاختبار الاستكشافي مختبري البرامج في الكشف عن السيناريوهات والمواقف التي يصعب التنبؤ بها والتي يمكن أن تؤدي إلى أخطاء في البرامج.

• اختبار الانحدار: يتحقق اختبار الانحدار مما إذا كانت الميزات الجديدة تؤدي إلى تعطل أو تدهور الوظائف الحالية. ويضمن أن التغييرات الأخيرة لم تؤد إلى إدخال عيوب جديدة.

• اختبار الصحة الوظيفية: يقيِّم اختبار الصحة الوظيفية إذا ما كانت وظائف محددة تعمل على النحو المتوقع. يمكن للمختبِرين استخدامه للتحقق من القوائم والوظائف والأوامر على مستوى السطح عندما لا يكون هناك وقت لإجراء اختبار الانحدار الكامل.

• اختبار الدخان: اختبار الدخان هو عملية اختبار أولية للبرامج تتحقق مما إذا كانت الوظائف الأساسية للتطبيق تعمل بشكل صحيح. ويساعد على ضمان استقرار البنية بدرجة كافية لإجراء مزيد من الاختبارات.

• اختبار قبول المستخدم (UAT): هو نوع محدد من اختبارات القبول يقوم به المستخدمون النهائيون للتأكد من أن النظام يُلبي احتياجاتهم ويعمل في سيناريوهات الحياة الواقعية.

• اختبار الاسترداد: يتحقق اختبار الاسترداد من كيفية استجابة البرنامج والتعافي من حالات الفشل، مما يضمن استعادة البيانات والعمليات بشكل صحيح.

• اختبار الأداء: يشير اختبار الأداء إلى كيفية تشغيل البرنامج في ظل أحمال التشغيل المختلفة.

• اختبار الحمل: يقوم اختبار الحمل - وهو نوع من أنواع اختبار الأداء - بتقييم الأداء في ظل ظروف موازنة الأحمال الواقعية.

• اختبار الإجهاد: يفحص اختبار الإجهاد مقدار الضغط الذي يمكن أن يتحمله النظام قبل أن يفشل.

• اختبار الأمان: يتحقق اختبار الأمان من صحة ما إذا كانت البرامج مفتوحة أمام المخترقين أو أنواع أخرى من الثغرات الأمنية.

• اختبار قابلية الاستخدام: يتحقق اختبار قابلية الاستخدام من مدى قدرة العميل على استخدام واجهة مستخدم النظام لإكمال مهمة ما بكفاءة وسهولة.

• اختبار التوافق: يتحقق اختبار التوافق من إذا ما كان تطبيق البرنامج يعمل كما هو متوقع عبر الأجهزة وأنظمة التشغيل والمتصفحات وبيئات الشبكة المختلفة.

يبدأ الاختبار الفعال للبرامج بخطة اختبار متينة تحدد النطاق والنهج والموارد اللازمة للتحقق من صحة البرامج خلال دورة حياتها.

كي تتمكن فرق الاختبار من التوسع والتكيف في بيئات معقدة، تعتمد على إطار عمل اختبار متين - هيكل يدعم الأتمتة، ويتكامل مع مسارات التكامل المستمر والتسليم المستمر (CI-CD)، ويُتيح التحقق المستمر عبر المنصات والبيئات. تدعم إطارات العمل هذه جميع مراحل الاختبار، بما في ذلك تصميم الاختبار وتنفيذه وتحليل النتائج، ما يساعد الفرق على اكتشاف المشكلات في وقت مبكر وتقليل المخاطر وتحسين وقت الإصدار. تؤدي مراجعات التعليمات البرمجية أيضًا دورًا مهمًا في ضمان الجودة، ما يُتيح للفرق اكتشاف العيوب مبكرًا وتطبيق معايير البرمجة قبل بدء الاختبار.

يمكن أن يستغرق الاختبار وقتًا طويلًا. قد يكون الاختبار اليدوي أو الاختبار المخصص كافيا للبنيات الصغيرة. ومع ذلك، بالنسبة للأنظمة الأكبر، تُستخدم الأدوات بشكل متكرر لأتمتة المهام. يساعد الاختبار الآلي الفرق على تنفيذ سيناريوهات مختلفة، واختبار العوامل الفارقة (مثل نقل المكونات إلى بيئة سحابية ) والحصول بسرعة على التعليقات حول ما ينجح وما لا ينجح.

يشمل أسلوب الاختبار القوي واجهة برمجة التطبيقات (API) وواجهة المستخدم ومستويات النظام. كلما زاد عدد الاختبارات التي يتم إجراؤها تلقائيًا وتشغيلها في وقت مبكر، كان ذلك أفضل. تبني بعض الفرق أدوات الأتمتة داخل الشركة. ومع ذلك، توفِّر حلول المورِّدين ميزات يمكنها تبسيط مهام إدارة الاختبارات الرئيسية، مثل:

• الاختبار المستمر: في الاختبار المستمر، تختبر فرق المشروع كل بناء بمجرد توفره. يعتمد هذا النوع من اختبارات البرامج على أتمتة الاختبار الذي يتم دمجه مع عملية النشر، غالبًا كجزء من النشر المستمر. إنه يتيح التحقق من صحة البرامج في بيئات اختبار واقعية في وقت مبكر من عملية التطوير، مما يحسن التصميم ويقلل من المخاطر.

• إدارة التكوين: تحتفظ المؤسسات مركزيًا بأصول الاختبار وتتتبع البرامج التي يتم إنشاؤها لاختبارها. تصل الفرق إلى أصول مثل التعليمات البرمجية والمتطلبات ووثائق التصميم والنماذج ونصوص الاختبار ونتائج الاختبار. تتضمن الأنظمة القوية مصادقة المستخدم ومسارات التدقيق لمساعدة الفرق على تلبية متطلبات الامتثال بأقل جهد إداري. 

• المحاكاة الافتراضية للخدمة: قد لا تكون بيئات الاختبار متاحة، خاصة في مرحلة مبكرة من تطوير الرمز البرمجي. تحاكي المحاكاة الافتراضية للخدمة الخدمات والأنظمة المفقودة أو التي لم تكتمل بعد، مما يمكّن الفِرق من تقليل التبعيات والاختبار في وقت أقرب. يمكنهم إعادة استخدام التكوين ونشره وتغييره لاختبار سيناريوهات مختلفة دون الحاجة إلى تعديل البيئة الأصلية.

• تتبع العيوب أو الأخطاء: تعد مراقبة العيوب وتتبع الأخطاء أمراً بالغ الأهمية لكل من فرق الاختبار والتطوير، لأنها تمكنهم من قياس جودة البرامج وتحسينها. تسمح الأدوات الآلية للفرق بتتبع العيوب وقياس نطاقها وتأثيرها والكشف عن المشكلات ذات الصلة.

• المقاييس وإعداد التقارير: تتيح التقارير والتحليلات لأعضاء الفريق مشاركة الحالة والأهداف ونتائج الاختبار. تدمج أدوات الاختبار المتقدمة مقاييس المشروع وتقدم النتائج في لوحة المعلومات. يمكن للفرق رؤية السلامة العامة للمشروع بسرعة ومراقبة العلاقات بين الاختبار والتطوير وعناصر المشروع الأخرى.

مع تسارع وتيرة تطوير البرمجيات وزيادة تعقيد الأنظمة، يواصِل اختبار البرمجيات التطور بشكل موازٍ. وفيما يلي بعض التوجهات الرئيسية التي تشكِّل مستقبل الاختبار.

مع استمرار اكتساب المنصات القائمة على الرمز المنخفض وبدون رمز للشعبية والانتشار، ظهرت أدوات اختبار برمجية جديدة تلبي احتياجات المستخدمين غير التقنيين. تعمل هذه الأدوات على تبسيط عمليات الاختبار، مما يتيح لمستخدمي الأعمال إنشاء الاختبارات وتشغيلها بسهولة على التطبيقات التي يقومون بإنشائها. تعمل هذه القدرة على تسريع وقت التسويق دون الحاجة إلى خبرة تقنية.

يفرض التوسع السريع لأجهزة إنترنت الأشياء (IOT) تحديات فريدة من حيث اختبار الاتصال والأمان والأداء في ظروف العالم الحقيقي. مع اعتماد المزيد من الأجهزة على حوسبة الحافة، يجب على أدوات الاختبار محاكاة بيئات متنوعة لضمان قدرة البرنامج على الأداء بشكل موثوق في ظل ظروف الشبكة المتنوعة.

منذ إطلاق تقنية الجيل الخامس (5G)، تحتاج التطبيقات التي تتطلب زمن انتقال منخفض للغاية، مثل المركبات ذاتية القيادة والرعاية الصحية عن بُعد، إلى اختبارات متخصصة. أصبح التحقق من الأداء في ظل ظروف السرعة العالية وزمن الانتقال القصير أمرًا بالغ الأهمية لتطبيقات الأجهزة المحمولة والتطبيقات القائمة على حوسبة الحافة.

أنظمة الشفاء الذاتي المدعومة بالذكاء الاصطناعي تكتشف المشكلات الطفيفة وتقوم بالإصلاحات تلقائيًا، مما يقلل من فترة التعطل. يتيح الاختبار التنبؤي، الذي يعتمد على التعلم الآلي (ML)، للفرق إمكانية توقع الأعطال المحتملة ومعالجتها قبل أن تؤدي إلى تعطيل الإنتاج، مما يجعل البرنامج بدوره أكثر مرونة وموثوقية.

لقد برز الذكاء الاصطناعي التوليدي كأداة قوية في اختبار البرامج. من خلال استخدام تقنيات التعلم الآلي المتقدمة، يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي التوليدي إنشاء حالات اختبار ديناميكية بناءً على سلوك البرامج. تنشئ هذه النماذج تلقائيا سيناريوهات جديدة قد يغفلها المختبرون البشريون، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين تغطية الاختبار وموثوقية البرامج.