FIRST-Prinzip Funktionale Anforderungen ISTQB Nicht-funktionale Anforderungen Qualitätssicherung TDD Testarten Testing

Testing in der Softwareentwicklung¶

Kurzüberblick / Definition¶

Testing bezeichnet den systematischen Prozess zur Überprüfung von Software, um Fehler zu finden und sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entspricht.

Ziele:

Fehler frühzeitig erkennen
Qualität sicherstellen
Stabilität und Zuverlässigkeit erhöhen
Wartbarkeit verbessern

Testing ist kein einmaliger Schritt, sondern ein kontinuierlicher Bestandteil des gesamten Softwareentwicklungsprozesses.

Kernerklärung¶

1. Grundprinzipien des Testings (ISTQB)¶

Die klassischen Testprinzipien bilden die Grundlage für professionelles Testing:

Prinzip	Erklärung
1. Testing zeigt die Anwesenheit von Fehlern	Tests können Fehler finden, aber nie beweisen, dass keine existieren
2. Vollständiges Testen ist unmöglich	Alle möglichen Eingaben und Zustände zu testen ist nicht praktikabel
3. Frühes Testen	Fehler sollten so früh wie möglich entdeckt werden
4. Fehlerhäufung	Viele Fehler treten oft in wenigen Modulen auf
5. Pestizid-Paradoxon	Immer gleiche Tests finden irgendwann keine neuen Fehler mehr
6. Testen ist kontextabhängig	Teststrategie hängt vom System ab
7. Trugschluss der Fehlerfreiheit	Fehlerfreie Software ist nutzlos, wenn sie falsche Anforderungen erfüllt

2. FIRST-Prinzip (für gute Unit-Tests)¶

Dieses Prinzip beschreibt die Qualitätskriterien für gute automatisierte Tests:

Buchstabe	Bedeutung	Erklärung
F – Fast	Schnell	Tests müssen schnell ausführbar sein
I – Independent	Unabhängig	Tests beeinflussen sich nicht gegenseitig
R – Repeatable	Wiederholbar	Gleiche Ergebnisse bei jeder Ausführung
S – Self-validating	Selbstprüfend	Automatische Auswertung, kein manuelles Prüfen
T – Timely	Rechtzeitig	Tests werden früh geschrieben, zum Beispiel bei TDD

Einordnung:

Ergänzt die ISTQB-Prinzipien
Fokus auf Entwicklerperspektive
Besonders wichtig für Unit-Tests und TDD

3. Funktionale und nicht-funktionale Anforderungen im Testing¶

Softwaretests prüfen, ob eine Software ihre Anforderungen erfüllt. Dabei ist für die IHK-Prüfung besonders wichtig, zwischen funktionalen Anforderungen und nicht-funktionalen Anforderungen zu unterscheiden.

Art	Leitfrage	Bedeutung	Beispiel
Funktionale Anforderungen	Was soll das System tun?	Beschreiben konkrete Funktionen oder Verhalten des Systems	Ein Benutzer kann sich einloggen
Nicht-funktionale Anforderungen	Wie gut oder unter welchen Bedingungen soll das System funktionieren?	Beschreiben Qualitätsmerkmale des Systems	Der Login muss innerhalb von 2 Sekunden erfolgen

Funktionale Anforderungen¶

Funktionale Anforderungen beschreiben die Funktionen, die ein System bereitstellen muss.

Beispiele:

Benutzer können sich registrieren
Benutzer können sich einloggen
Eine Rechnung kann erstellt werden
Produkte können gesucht werden
Ein Passwort kann zurückgesetzt werden

Passende Tests:

Unit-Tests
Integrationstests
Systemtests
Akzeptanztests
Black-Box-Tests

Nicht-funktionale Anforderungen¶

Nicht-funktionale Anforderungen beschreiben Qualitätsmerkmale eines Systems. Sie legen fest, wie gut eine Funktion funktionieren soll oder unter welchen Bedingungen das System arbeiten muss.

Beispiele:

Die Anwendung soll schnell reagieren
Das System soll auch bei vielen Benutzern stabil bleiben
Daten sollen sicher gespeichert und übertragen werden
Die Oberfläche soll benutzerfreundlich sein
Das System soll gut wartbar sein
Die Anwendung soll eine hohe Verfügbarkeit haben

Passende Tests:

Lasttests
Performancetests
Sicherheitstests
Usability-Tests
Stresstests
Wartbarkeitstests

Zusammenhang mit Testarten¶

Testart	Prüft hauptsächlich	Beispiel
Unit-Test	Funktionale Anforderungen	Eine Methode berechnet den richtigen Wert
Integrationstest	Funktionale Anforderungen	Zwei Module arbeiten korrekt zusammen
Systemtest	Funktionale und nicht-funktionale Anforderungen	Das gesamte System erfüllt die Anforderungen
Akzeptanztest	Funktionale und nicht-funktionale Anforderungen	Kunde prüft, ob das System fachlich passt
Lasttest	Nicht-funktionale Anforderungen	System bleibt bei 500 gleichzeitigen Benutzern stabil
Sicherheitstest	Nicht-funktionale Anforderungen	Passwörter sind geschützt
Usability-Test	Nicht-funktionale Anforderungen	Benutzer können die Anwendung intuitiv bedienen

Merksatz:

Funktional → Was macht das System?
Nicht-funktional → Wie gut macht das System das?

Beispiel:

Anforderung	Art
„Der Benutzer kann sich einloggen.“	Funktional
„Der Login darf maximal 2 Sekunden dauern.“	Nicht-funktional
„Das System erstellt automatisch eine Rechnung.“	Funktional
„Das System muss 99,5 % der Zeit verfügbar sein.“	Nicht-funktional

Für die Prüfung ist wichtig:
Testing prüft nicht nur, ob eine Funktion vorhanden ist, sondern auch, ob sie zuverlässig, sicher, schnell und benutzerfreundlich funktioniert.

4. Testarten nach Testebene¶

Testart	Beschreibung
Unit-Test	Testet einzelne Funktionen oder Methoden isoliert
Integrationstest	Testet Zusammenspiel mehrerer Komponenten
Systemtest	Testet das gesamte System als Einheit
Abnahmetest	Prüft, ob Anforderungen des Kunden erfüllt sind

5. Testarten nach Ziel¶

Testart	Ziel
Regressionstest	Sicherstellen, dass Änderungen nichts kaputt machen
Lasttest	Verhalten unter hoher Belastung
Sicherheitstest	Aufdecken von Schwachstellen
Usability-Test	Benutzerfreundlichkeit prüfen

Einordnung nach Anforderungen:

Testart	Bezug zu Anforderungen
Regressionstest	Prüft, ob bestehende funktionale Anforderungen nach Änderungen weiterhin erfüllt werden
Lasttest	Prüft nicht-funktionale Anforderungen zur Belastbarkeit und Performance
Sicherheitstest	Prüft nicht-funktionale Anforderungen zur Sicherheit
Usability-Test	Prüft nicht-funktionale Anforderungen zur Benutzerfreundlichkeit

6. Testarten nach Durchführung¶

Kategorie	Beschreibung
Statische Tests	Ohne Programmausführung, zum Beispiel Codeanalyse oder Reviews
Dynamische Tests	Mit Programmausführung
Manuelle Tests	Durch Menschen durchgeführt
Automatisierte Tests	Durch Tools ausgeführt

Dynamische Tests: White-Box vs. Black-Box¶

Ansatz	Beschreibung	Beispiel
White-Box-Test	Kennt den internen Code, also Struktur, Logik und Pfade	Unit-Tests mit Fokus auf Codeabdeckung
Black-Box-Test	Kennt nur Ein- und Ausgaben, nicht den Code	Systemtests, UI-Tests

Merksatz:

White-Box → Wie funktioniert der Code intern?
Black-Box → Was macht das System von außen?

7. Testabdeckung (Coverage)¶

Gibt an, wie viel Prozent des Codes durch Tests geprüft werden
Hohe Coverage ≠ fehlerfreie Software
Ziel: kritische Bereiche zuverlässig absichern

Wichtig:
Testabdeckung sagt nur aus, wie viel Code ausgeführt wurde, aber nicht automatisch, ob die Tests fachlich sinnvoll sind oder ob alle Anforderungen korrekt geprüft wurden.

Beispiel:

Eine Methode wird durch einen Test ausgeführt
Der Test prüft aber nicht den richtigen Erwartungswert
Dann steigt zwar die Coverage, aber die Testqualität bleibt schlecht

Test-Driven Development (TDD)¶

Konzept¶

Tests werden vor dem eigentlichen Code geschrieben.

TDD hilft dabei, Anforderungen genauer zu verstehen, weil zuerst überlegt werden muss:

Was soll die Funktion tun?
Welche Eingaben gibt es?
Welches Ergebnis wird erwartet?
Welche Sonderfälle müssen berücksichtigt werden?

Ablauf (Red-Green-Refactor-Zyklus)¶

graph LR
A[Red: Test schreiben<br>→ schlägt fehl] --> B[Green: Minimalen Code schreiben<br>→ Test besteht]
B --> C[Refactor: Code verbessern<br>→ Test bleibt grün]
C --> A

Vorteile¶

Klare Anforderungen
Hohe Testabdeckung
Bessere Codequalität
Fördert sauberes Design

Verbindung zu FIRST¶

Fast → Tests laufen häufig und schnell
Independent → Tests sind voneinander unabhängig
Repeatable → stabile Ergebnisse
Self-validating → automatische Verifikation
Timely → Tests entstehen früh

Praktisches Beispiel¶

Ohne Test¶

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

Mit TDD¶

1. Test schreiben (Red)

@Test
void testAdd() {
    assertEquals(5, add(2, 3));
}

2. Implementierung (Green)

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

3. Refactoring

Code optimieren, falls nötig
Test bleibt erfolgreich

Beispiel: Funktionale und nicht-funktionale Anforderungen¶

Ausgangssituation¶

Ein Kunde möchte eine Login-Funktion für eine Webanwendung.

Anforderung	Art der Anforderung	Möglicher Test
Benutzer können sich mit E-Mail und Passwort anmelden	Funktional	Unit-Test, Integrationstest, Systemtest
Bei falschem Passwort erscheint eine Fehlermeldung	Funktional	Black-Box-Test, Systemtest
Der Login darf maximal 2 Sekunden dauern	Nicht-funktional	Performancetest
Das System muss 500 gleichzeitige Logins verarbeiten können	Nicht-funktional	Lasttest
Passwörter dürfen nicht im Klartext gespeichert werden	Nicht-funktional	Sicherheitstest
Die Login-Seite muss einfach bedienbar sein	Nicht-funktional	Usability-Test

Erklärung¶

Die funktionalen Anforderungen beschreiben, welche Funktionen vorhanden sein müssen.
Die nicht-funktionalen Anforderungen beschreiben, welche Qualitätsmerkmale diese Funktionen erfüllen müssen.

Eine Login-Funktion kann also fachlich korrekt sein, aber trotzdem mangelhaft, wenn sie:

zu langsam ist
unsicher ist
bei vielen Benutzern abstürzt
schwer bedienbar ist

Deshalb reicht es nicht aus, nur funktionale Tests durchzuführen.

Warum ist Testing wichtig?¶

1. Fehlererkennung¶

Früh erkannte Fehler sind günstiger zu beheben

2. Qualitätssicherung¶

Software funktioniert wie erwartet

3. Wartbarkeit¶

Änderungen verursachen weniger unerwartete Fehler

4. Erweiterbarkeit¶

Neue Features können sicher integriert werden

5. Benutzerzufriedenheit¶

Stabilere und zuverlässigere Software

6. Effizienz & Kosten¶

Automatisierte Tests sparen Zeit
Frühe Fehler = geringere Kosten

7. Gemeinsame Verantwortung¶

Testing ist nicht nur Aufgabe von Testern
Entwickler müssen aktiv Tests schreiben, zum Beispiel Unit-Tests

8. Prüfung von funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen¶

Funktionale Tests prüfen, ob die geforderten Funktionen korrekt umgesetzt wurden
Nicht-funktionale Tests prüfen Qualitätsmerkmale wie Performance, Sicherheit, Benutzbarkeit und Stabilität

Exam Relevance (IHK)¶

Wichtige Prüfungsaspekte:

Die 7 ISTQB-Testprinzipien
Das FIRST-Prinzip für gute Unit-Tests
Unterschiede zwischen Unit-, Integrations-, System- und Akzeptanztests
Verständnis von statischen vs. dynamischen Tests
Unterschied White-Box vs. Black-Box
Bedeutung von Testabdeckung
Ablauf und Vorteile von TDD
Unterschied zwischen funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen
Zuordnung passender Testarten zu funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen
Wirtschaftliche Bedeutung von Testing

Typische Fragen:

„Warum können Tests keine Fehlerfreiheit beweisen?“
„Was zeichnet gute Unit-Tests aus?“
„Erklären Sie FIRST.“
„Was ist der Unterschied zwischen White- und Black-Box?“
„Was ist der Unterschied zwischen funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen?“
„Nennen Sie Beispiele für nicht-funktionale Anforderungen.“
„Welche Testarten eignen sich zur Prüfung nicht-funktionaler Anforderungen?“
„Warum ist Testing wirtschaftlich sinnvoll?“

Prüfungsnahe Merksätze¶

Thema	Merksatz
Testing allgemein	Tests zeigen Fehler, beweisen aber keine Fehlerfreiheit
Funktionale Anforderungen	Beschreiben, was das System tun soll
Nicht-funktionale Anforderungen	Beschreiben, wie gut das System funktionieren soll
Coverage	Hohe Testabdeckung bedeutet nicht automatisch hohe Qualität
TDD	Erst Test schreiben, dann Code implementieren
FIRST	Gute Unit-Tests sind schnell, unabhängig, wiederholbar, selbstprüfend und rechtzeitig erstellt

Häufige Fehler & Missverständnisse¶

Missverständnis	Richtigstellung
„Tests beweisen, dass Software fehlerfrei ist.“	Tests können nur Fehler aufzeigen, nicht Fehlerfreiheit beweisen
„Hohe Testabdeckung = fehlerfreie Software.“	Coverage misst Quantität, nicht Qualität
„Testing ist nur Aufgabe von Testern.“	Entwickler sind mitverantwortlich, insbesondere für Unit-Tests
„Tests dürfen langsam sein.“	Widerspricht FIRST: Fast
„Tests hängen voneinander ab.“	Widerspricht FIRST: Independent
„Testing kommt am Ende.“	Testing ist ein kontinuierlicher Prozess
„Funktionale Anforderungen und nicht-funktionale Anforderungen sind dasselbe.“	Funktionale Anforderungen beschreiben Funktionen, nicht-funktionale Anforderungen beschreiben Qualitätsmerkmale
„Lasttests prüfen normale Funktionen.“	Lasttests prüfen vor allem nicht-funktionale Anforderungen wie Belastbarkeit und Performance
„Usability ist nicht prüfbar.“	Usability kann durch Usability-Tests geprüft werden
„Sicherheit ist nur ein technisches Detail.“	Sicherheit ist eine wichtige nicht-funktionale Anforderung

Fazit¶

Testing kombiniert:

Theorie (ISTQB-Prinzipien) → Verständnis von Testing allgemein
Praxis (FIRST-Prinzip) → Qualität von Unit-Tests
Anforderungsprüfung → funktionale und nicht-funktionale Anforderungen werden überprüft

Nur zusammen ergibt sich professionelles Testing.

Wichtigste Kernaussagen:

Tests zeigen Fehler, aber beweisen nie Fehlerfreiheit
Gute Tests sind schnell, unabhängig, stabil, automatisch und frühzeitig
Funktionale Anforderungen beschreiben, was ein System tun soll
Nicht-funktionale Anforderungen beschreiben, wie gut ein System funktionieren soll
Testing verbessert Qualität, senkt Kosten und erhöht Wartbarkeit