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微软 UI 自动化测试的技术演变（上）

发布时间: 2010-1-28 16:07 作者: 熊力来源: www.cnblogs.com/stbchina

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　　Windows 平台的桌面开发技术，从最原始的 Win32 SDK，发展到.NET WinForm，一直到今天的 WPF 和 Silverlight，发生了翻天覆地的变

化，相对应的 UI 自动化测试技术，也随之演变。

　　微软 UI 自动化技术揭秘将分两个部分介绍 Windows 平台桌面程序的自动化技术。上篇将介绍从 Win32 SDK 至今的 UI 自动化技术演变，下篇

将着重介绍最新的 UI Automation(UIA)的内部实现和使用技巧。

　　自动测试是指用一个程序自动地控制另外一个程序，模拟用户的操作进行测试。通常自动化测试涉及到下面三个步骤：

　　测试源侦测

　　测试源侦测是定位测试目标元素的过程。比如要测试 Windows 附件中的计算器，首先要把计算器窗口和其他程序比如写字板区分开。进一步

测试计算器窗口菜单的时候，需要首先定位菜单条的位置，获取第二层子菜单等等。简单地说，自动化测试首先要能够获取从桌面开始的整个 UI

树结构，定位到特定测试目标。

　　用户行为模拟

　　用户行为模拟指模拟用户的输入，比如鼠标、键盘和触摸笔的操作，中间可能会涉及 IME 输入法、组合键、特定用户习惯，比如输入速度的模

拟等。

　　测试目标检查

　　指获取测试元素的属性，比如读取窗口标题， Listbox 的子元素， Checkbox 的状态等等，以便进行测试检查。

　　Win32 SDK 和 Windows Message

　　在.NET 问世以前，Windows 平台上的 UI 程序无外乎两种技术：Win32 Windows SDK 或者 DirectX。由于 DirectX 多用于专业领域如游戏和

CAD，本文并不讨论。

　　无论是 MFC，VCL 还是 VB6，Win32 SDK 都是其根本，最终打交道的其实都是 HWND 和 Windows Message。实现上述自动化的三个步骤

无外乎三件法宝，Win32 API，Windows Message 和 Windows Hook。

　　测试程序首先通过 FindWindowEx 和 EnumWindow 遍历窗口和子窗口，找到测试元素比如某个按钮，然后可以通过 Windows Message 或者

API 检查测试目标。比如通过 WM_GETTEXT 或者 GetWindowText 读取窗口标题，通过 GetWindowRect 读取按钮坐标位置等等。对于用户行为

模拟，可以直接通过 SendKey API 来完成，当然也可以发送 WM_CHAR 或者 WM_KEYDOWN 通知等等。

　　除此以外，Windows Hook 更加丰富了技术的选取。通过 Windows Hook，测试人员还可以直接监控、截取、模拟目标程序的 Windows 消息，

实现更灵活的模拟，检查甚至录制的功能。

　　无法操作自绘窗口。比如打开 Excel 的工作表，会发现表格中的每一个 Cell 并没有对应到 HWND 上。Excel 的 cell 都是通过代码绘制，而不

是依赖于现成的 Win32 Control。这就使得 Win32 API 对于自绘窗口没有用武之地。

　　MSAA

　　MSAA 的全称是 Microsoft Active Accessibility。这是类似 DCOM 技术。技术模型是这样的，UI 程序可以暴露出一个 Interface，方便另一个程

序对其进行控制。MSAA 技术的初衷是为了方便残疾人使用 Windows 程序。比如盲人看不到窗口，但是盲人可以通过一个 USB 读屏器连接到电

脑上，读屏器通过 UI 程序暴露出来的这个 Interface，就可以获取程序信息，通过盲文或者其它形式传递给盲人。

　　MSAA 提供了如此方便的功能， UI 自动化测试自然可以借用这项技术。MSAA 暴露出来的 Interface 叫做 IAccessible。测试程序和目标 UI 程

序互操作流程如下：

　　1. 测试程序调用 Windows API： AccessibleObjectFromWindow，传入目标 UI 程序 HWND。

　　2. AccessibleObjectFromWindow 函数向 UI 程序发送 WM_GETOBJECT 消息。

　　3. UI 程序创建实现了 IAccessible 的内部类，然后通过 LresultFromObject API 把 IAccessible 接口返回给测试程序。

　　4. 测试程序拿到 IAccessible 接口，开始调用 IAccessible 接口函数操作测试目标。

　　IAccessible 接口里面的几个关键函数是：

　　* IAccessible::get_accChild/ IAccessible::get_accParent 通过这两个函数，调用者可以浏览目标程序的窗口关系树，定位到 UI 元素。

　　* IAccessible::accLocation/I Accessible::accHitTest 读取和分辨目标元素的屏幕位置。

　　* IAccessible::accName/ I Accessible:: accSelect 读取元素的名字，对 UI 元素进行指定的操作，比如选取 Listbox 里面的某一项等等。

　　* IAccessible::accValue 开发人员可以自定义 value 属性的实现。比如针对折线图控件，开发人员可以在 accValue 中返回折线的坐标数列。

　　MSAA 的理念类似于 test hook。通过主动让 UI 程序暴露一个接口来让调用者控制。在具体使用中，测试人员往往是结合 MSAA 和 Win32 API

操作，取长补短。一方面对于 UI 元素丰富的属性，比如 style，钩选状态，是否最大化和模拟用户输入等，继续采用 Win32 API。另一方面用 MSAA

的优势来弥补 Win32 API 的一些不足，比如：

　　由于 MSAA 有自己的 get_accChild 方法，使其控件树关系并不一定要和 Win32 HWNDd 关系对应一致。对于自绘窗口，虽然说只有一个

HWND，但是开发人员可以通过实现 IAccessible 接口来实现逻辑上的层次关系。比如 Excel 中就可以通过 IAccessible 把多个 cell 的子 IAccessible

接口暴露给调用者。

　　IAccessible 的实现是由开发者提供，开发者可以灵活地根据实际情况决定方法的实现。比如前面提到了折线图控件可以返回坐标数列。对

于.NET WinForm，微软在 Framework 中就提供了 IAccessible 的默认实现，这样在具体实现中，就可以处理.NET 动态维护 HWND 的细节等等

针对 MSAA 的工具也有很多，比如 AccExplorer（图二）可以像 Spy++一样对指定程序进行控件的树形浏览，检查 MSAA 属性等。

　　关于 MSAA 和 UI 自动化的更多渊源，MSAA 设计理念，现状和缺陷，可以参考微软早期的一篇名为 What is UI Automation 的文章。

UIAutomation 和 WPF

　　UIAutomation 是微软从 Windows Vista 开始推出的一套全新 UI 自动化测试技术，简称 UIA。在最新的 Windows SDK 中，UIA 和 MSAA 等其

它支持 UI 自动化技术的组件放在一起发布，叫做 Windows Automation API。

　　和前面的介绍相比，我倾向于认为 UIA 是一项自动化测试“技术”，而 MSAA 和 Win32 API 只是实现自动化测试的两种“方法”。这里区分“技术”

和 “方法”的原因是，一项“技术”往往有独立的模型，体贴的开发接口，用来专门解决某一类的问题，同时允许不同的实现细节。UIA 可以被看作“技

术”，是因为：

　　UIA 定义了全新的、针对 UI 自动化的接口和模式。分别是支持对 UI 元素进行遍历和条件化查询的 TreeWalker/FindAll。定义了读写 UI 元素属

性的 UIA Property，包括 Name、 ID、Type、ClassName、Location、 Visibility 等等。定义了 UI 元素行为的 UIA Pattern，比如 Select、

Expand、Resize、 Check、Value 等等。还引入了 UIA Event 接口，可以让测试程序在某些事件发生后得到通知，比如新窗口打开事件等。

　　以往的 Win32 和 MSAA 设计出发点并不是为解决 UI 自动化。Win32 旨在提供的通用开发接口， MSAA 旨在提供程序的多种访问方式。相反，

UIA 的设计目的，以及新引入的模式和接口都完全是针对 UI 自动化测试的。

　　在后面的文章中我们会详细分析 UIA 的内部实现。可以看到，UIA 这一套接口和模式，可以在不同平台，不同开发工具中实现和使用。其内部

实现方式也因地制宜，前后的兼容性都照顾得很好。同时，UIA 提供了托管的和非托管两种 API，这些都是 Win32 和 MSAA 无法比拟的。

　　下面一段简单的 C#代码演示了如何使用 UIA 测试 Windows 自带计算器完成计算 3+5-2 的操作（下述代码可能需要修改以适应不同 Windows

版本的 calc.exe 程序。本代码使用 Visual Studio 2008 针对 Windows 2008 Server R2 English 编写）。

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