第1章 Selenium自動化測試框架入門
1.1 Selenium自動化測試框架概述
說到目前流行的自動化測試工具，相信只要做過軟件測試相關工作，就一定聽說過Selenium。
圖1-1是某企業招聘自動化測試工程師的信息，大家可以看到在崗位任職條件方面明確指出要求應聘者具有Selenium等主流自動化測試工具的使用經驗。
圖1-1 某企業自動化測試工程師招聘信息
那么Selenium是誰開發的？它是用來解決什么問題的？它為什么會被自動化測試人員廣泛使用呢？
在日常的軟件測試工作中，功能測試是軟件測試的重要環節，而手動的功能測試有許多缺點，其中主要的缺點是測試過程單調且重復，這種長時間的重復操作容易使人厭倦、出錯。2004年，Thoughtworks的工程師Jason Huggins決定使用自動化測試工具來改變這種狀況。他開發了一款名為JavaScriptTestRunner的JavaScript程序，這款JavaScript程序可以自動進行Web應用程序的功能測試。同年，JavaScriptTestRunner更名為Selenium。
Selenium是開源的，可以在GitHub上找到，如圖1-2所示。Selenium是大型項目，包含用於支持Web瀏覽器自動化的一系列工具和庫。
圖1-2 GitHub上的Selenium項目信息
從圖1-2可以看出，在Selenium項目的倉庫中共有19個子項目，這也驗證了Selenium確實是大型項目。這里我們只關注Selenium的核心內容，而不去關注其他輔助性的子項目。
1.2 Selenium的歷史版本及核心組件
在寫作本書時，Selenium的最新可獲取版本是Selenium 4.0 alpha版本，而穩定版本是Selenium 3.0，對應的可下載版本是Selenium 3.141.0。為了使讀者能夠系統地掌握Selenium，我認為非常有必要了解Selenium的歷史版本及核心組件，Selenium的核心組件如圖1-3所示。
圖1-3 Selenium的核心組件
1.2.1 Selenium 1.0
1．Selenium IDE
2006年，Shinya Kasatani 開發了Selenium IDE的第一個版本，當時它是Firefox瀏覽器的一個插件。通過該插件，在Firefox瀏覽器中實現業務功能時，能夠自動錄制業務功能腳本，如圖1-4所示。你還可以根據需要將產生的腳本轉換為Python、Java、Ruby、C#等腳本信息，如圖1-5所示。錄制的腳本或者由腳本產生的腳本信息可以回放，從而驗證功能的正確性、可用性等。
圖1-4 通過Selenium IDE錄制腳本
圖1-5 由Selenium IDE轉換后的Python腳本信息
Selenium IDE具有以下特點。
- 操作簡單，不要求操作人員具有編碼能力。
- 測試腳本可復用，從而減輕測試人員的重復性操作壓力。
- 可以單個或批量運行測試腳本。
- 腳本支持命令行調用可用於持續集成。
- 可以控制腳本的執行速度。
- 一定程度上支持腳本調試功能，如斷點、單步運行等。
- 可以將腳本導出為使用多種不同語言。
這里只是對Selenium IDE做了簡單介紹，后續我們將進行更加詳細的介紹。
2．Selenium Remote Control（RC）
Paul Hammant開發了Selenium Remote Control，這里我們將Selenium Remote Control簡寫成Selenium RC。前面已經介紹過Selenium的核心是JavaScriptTestRunner。JavaScriptTestRunner是一組JavaScript函數，可首先通過使用瀏覽器內置的JavaScript解釋器進行解釋和執行Selenese命令，然后再將Selenium Core注入瀏覽器。但是，這里存在同源策略問題，也就是說，假設有一個JavaScript測試腳本，該腳本要訪問baidu.com域，從而訪問baidu.com/news、baidu.com/map之類的頁面元素，這沒有問題，但無法訪問epubit.com或bing.com等其他域的元素。因為baidu.com/news和baidu.com/map同源，它們有相同的域，都是baidu.com。那么怎么才能夠跨域訪問呢？Selenium RC就是用來解決這一問題的，它分為Client Library和Selenium Server兩部分。Client Library部分提供了豐富的接口，主要用於編寫自動化測試腳本來連接、控制Selenium Server。Selenium Server負責充當客戶端配置的HTTP代理，並“欺騙”瀏覽器以使Selenium Core和被測試的Web應用程序共享相同的來源，接收來自客戶端程序的命令，並將它們傳給瀏覽器。
3．Selenium Grid
Patrick Lightbody開發了Selenium Grid。Selenium Grid可以實現在不同的瀏覽器和操作系統中並行地執行測試腳本，從而最大限度地縮短測試時間，提升工作效率。具體的工作模式如下。
由一個Hub節點控制若干Node，Hub節點負責管理和收集Node的注冊和工作狀態等信息，接收遠程調用並將相關請求分發給各Node來執行。
1.2.2 Selenium 2.0
Selenium 2.0在Selenium 1.0的基礎上添加了對Selenium WebDriver的支持。
1．Selenium WebDriver
Selenium WebDriver由Simon Stewart在2006年開發，是一個可以在操作系統級別配置和控制瀏覽器的跨平台測試框架。Selenium WebDriver可直接與瀏覽器應用程序進行本地交互。Selenium WebDriver支持各種編程語言，如Python、Ruby、PHP和Perl等，還可以與JUnit和Unittest之類的單元測試框架集成以進行測試管理。
Selenium WebDriver架構主要包括4部分—— Selenium Client Library、JSON Wire Protocal Over HTTP Client、Browser Drivers和Browsers，如圖1-6所示。
圖1-6 Selenium WebDriver架構
- Selenium Client Library：Selenium自動化測試人員可以使用Java、Ruby、Python、C#等語言，利用它們提供的庫來編寫腳本。
- JSON Wire Protocol Over HTTP Client：JSON Wire Protocol是在HTTP服務器之間傳輸信息的REST風格的API。每個瀏覽器驅動程序（如FirefoxDriver、ChromeDriver等）都有它們各自的HTTP服務器。
- Browser Drivers：不同的瀏覽器都包含一個單獨的瀏覽器驅動程序。瀏覽器驅動程序與相應的瀏覽器通信。當瀏覽器驅動程序接收到任何指令時，將在相應的瀏覽器中執行，響應信息將以HTTP的形式返回。
- Browsers：Selenium支持多種瀏覽器，如Firefox、Chrome、IE、Safari等。
Selenium和WebDriver原本屬於兩個不同的項目。為了彌補Selenium和WebDriver各自的不足，形成更加完善的Selenium測試框架，才對這兩個項目進行了合並。
2．Selenium 3.0
目前發布的穩定版本是Selenium 3.0，Selenium 3.0版本做了以下更新。
- 去除了Selenium RC組件。
- Selenium 3.0只支持Java 8及以上版本。
- 在IE支持方面，只支持IE 9.0以上版本。
- Selenium 3.0中的Firefox需要使用獨立的瀏覽器驅動。
3．Selenium 4.0
自從2019年4月發布Selenium 4.0的第一個alpha版本以來，截至目前Selenium 4.0已有4個alpha版本，如圖1-7所示。Selenium 給自動化測試從業者帶來了更多的期待，那么Selenium 4.0又有什么新特性呢？
圖1-7 Selenium 4.0 alpha版本的獲取方式（針對Java語言）
單擊4.0.0-alpha-4鏈接，可以查看對應的Maven依賴信息，如圖1-8所示。
Selenium 4.0主要包括以下新特性。
- Selenium IDE功能改版：用過Selenium IDE的讀者都清楚，之前Selenium IDE以插件的形式運行在Firefox和Chrome瀏覽器中，改版后將能夠用於更多瀏覽器，同時還提供了全新的基於Node.js的CLI（命令行）運行程序，能夠並行執行測試用例，並提供通過和失敗的測試用例、執行耗時等相關信息。新的Selenium IDE運行程序完全基於Selenium WebDriver。
圖1-8 Selenium 4.0.0-alpha-4的Maven依賴信息
- WebDriver API成為W3C標准：WebDriver API不僅用於Selenium，還用在很多其他的自動化測試工具（如Appium）中。Selenium新版本最突出的變化是WebDriver API完全遵循W3C標准，這意味着WebDriver API現在可以跨不同的軟件實現，而不會出現任何兼容性問題。
- Selenium Grid改良：如果你以前用過Selenium Grid，一定會遇到一些節點配置方面的問題並記憶深刻。Selenium Grid有兩個基礎組件—— Node和Hub。Node用於執行測試用例，而Hub用於控制所有執行用例的Node。我們在連接Hub和Node時，經常會出現很多問題。但在Selenium 4.0中，當啟動Selenium Grid時，Selenium Grid將同時充當Hub和Node的角色，使得連接過程變得非常容易，從而很好地支持了Docker部署，並且不存在線程問題。Selenium Grid 服務器還可以輸出JSON格式的日志文件。在用戶界面上，Selenium 4.0也有了很多改良，可以直觀地看到執行測試用例的相關信息等。
- 更直觀方便的調試信息：鈎子（hook）和請求（request）跟蹤的日志記錄也得到了改進，因為可調試或可觀察性不再僅適用於DevOps。自動化測試人員現在可以更好地使用改進的用戶界面來進行調試。
- 更完善的文檔：文檔對於任何項目的成功都非常重要。自從Selenium 2.0發布以來，這些文件已經很多年沒有更新了。也就是說，任何想學習Selenium的人都必須依賴舊的教程，但許多特性在Selenium 3.0中已經發生了變化。SeleniumHQ承諾將提供一份新的文檔，這也許是自動化測試工程師最期待的更新。
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