Interaction-based integration testing of component-based software systems

Wild, Nils Alexander; Gorton, Ian; Lichter, Horst

doi:SWB:1948870614

Interaction-based integration testing of component-based software systems

Wild, Nils Alexander^RWTH*

2026

VerantwortlichkeitsangabeNils Wild

ImpressumDüren : Shaker Verlag 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

ISBN3819105336, 978-3-8191-0533-3

ReiheAachener Informatik-Berichte, Software Engineering ; 64

Dissertation, RWTH Aachen University, 2025

Druckexemplar: 2026. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak09

Hauptberichter/Gutachter
Lichter, Horst (Thesis advisor)^RWTH* ; Gorton, Ian (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-11-04

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-03177
DOI: 10.2370/9783819104855
10.2370/9783819104855
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1031906/files/1031906.pdf

Einrichtungen

Lehr- und Forschungsgebiet Softwarekonstruktion (121620)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
automated testing (frei) ; component-based software (frei) ; integration testing (frei) ; software testing (frei) ; system testing (frei) ; test automation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Komponentenbasierte Softwaresysteme ermöglichen modulare Entwicklung und Wiederverwendung, stellen jedoch hohe Anforderungen an die Integrationstests. Integrationsfehler entstehen häufig durch das Zusammenspiel einzelner Komponenten und lassen sich mit isolierten Unit-Tests nur schwer erkennen. Bestehende Integrationsansätze erfordern meist einen hohen manuellen Aufwand sowie speziell konfigurierte Testumgebungen und Testfälle.Diese Arbeit stellt den Interaction-based Integration (IBI) Testing Ansatz vor, der die automatisierte Durchführung von Integrationstests durch die Wiederverwendung vorhandener Unit-Tests ermöglicht. Grundlage des Ansatzes sind das IBI-Metamodell zur Beschreibung von Struktur-, Verhaltens- und Interaktionserwartungen sowie ein darauf aufbauender Testprozess. Aus bestehenden Unit-Tests werden Interaktionserwartungen abgeleitet und sogenannte Interaktionstestfälle generiert, indem Testergebnisse eines Unit-Tests als Eingaben für weitere Tests verwendet werden. Dadurch kann Systemverhalten simuliert werden, ohne dedizierte Integrationstests oder -umgebungen zu benötigen.Der Ansatz wird formal mithilfe von Property-Graphen und regulären Pfadanfragen beschrieben, im Tool InterACt umgesetzt und anhand einer Fallstudie sowie einer industriellen Evaluation untersucht. Die Ergebnisse zeigen die grundsätzliche Machbarkeit des Ansatzes und identifizieren zugleich praktische Einschränkungen und offene Fragestellungen auf, die als Ausgangspunkt für eine gezielte Weiterentwicklung des Ansatzes dienen.

Component-based software systems (CBSSs) enable modular design and reuse, but their integration poses substantial testing challenges. Integration faults often stem from interactions between components and are difficult to detect with isolated unit testing. Existing integration testing practices require significant manual effort, particularly in configuring test environments and maintaining test suites as systems evolve.This dissertation introduces the Interaction-based Integration (IBI) Testing Approach, a novel approach to automate integration testing by reusing unit test cases. The IBI testing approach comprises the IBI Metamodel, which captures structural, behavioral, and interaction expectation aspects of CBSSs, and the IBI Testing Process, which operationalizes the IBI Metamodel. The approach leverages unit test cases to derive interaction expectations, and generate so called interaction test cases, by reusing the test outputs of one unit test case as inputs for another. It thereby simulates system behavior, enabling integration testing without the need for dedicated integration test cases or environments. In contrast to existing approaches, which require dedicated integration environments and handcrafted test cases, this work enables integration validation through existing unit test artifacts.The IBI testing approach is formalized using property graphs and regular path queries. It is implemented in the InterACt tool, evaluated through a demonstration case study on a microservice system and an exploratory case study in collaboration with an industry partner. The results confirm the feasibility of the IBI Testing Approach while identifying practical limitations that guide future improvements.This work contributes a reusable integration testing model, a formalized testing process, and a tool-supported implementation that provide a novel approach to integration testing of CBSSs. The findings highlight the potential of reusing unit test cases for integration testing, while also addressing the challenges and limitations of this approach in practice.

OpenAccess:
PDF
(zusätzliche Dateien)