Windows平臺(tái)的桌面開(kāi)發(fā)技術(shù)， 從最原始的Win32 SDK,，發(fā)展到.NET WinForm,，一直到今天的WPF和Silverlight， 發(fā)生了翻天覆地的變化,，相對(duì)應(yīng)的UI自動(dòng)化測(cè)試技術(shù),，也隨之演變。

    微軟UI自動(dòng)化技術(shù)揭秘將分兩個(gè)部分介紹Windows平臺(tái)桌面程序的自動(dòng)化技術(shù),。上篇將介紹從Win32 SDK至今的UI自動(dòng)化技術(shù)演變,，下篇將著重介紹最新的UI Automation(UIA)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)和使用技巧。

    自動(dòng)測(cè)試是指用一個(gè)程序自動(dòng)地控制另外一個(gè)程序,，模擬用戶(hù)的操作進(jìn)行測(cè)試,。通常自動(dòng)化測(cè)試涉及到下面三個(gè)步驟：

測(cè)試源偵測(cè)

    測(cè)試源偵測(cè)是定位測(cè)試目標(biāo)元素的過(guò)程。比如要測(cè)試Windows附件中的計(jì)算器,，首先要把計(jì)算器窗口和其他程序比如寫(xiě)字板區(qū)分開(kāi),。進(jìn)一步測(cè)試計(jì)算器窗口菜單的時(shí)候，需要首先定位菜單條的位置,，獲取第二層子菜單等等,。簡(jiǎn)單地說(shuō)，自動(dòng)化測(cè)試首先要能夠獲取從桌面開(kāi)始的整個(gè)UI樹(shù)結(jié)構(gòu),，定位到特定測(cè)試目標(biāo),。

用戶(hù)行為模擬

    用戶(hù)行為模擬指模擬用戶(hù)的輸入,，比如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)和觸摸筆的操作,，中間可能會(huì)涉及IME輸入法,、組合鍵、特定用戶(hù)習(xí)慣,，比如輸入速度的模擬等,。

測(cè)試目標(biāo)檢查

    指獲取測(cè)試元素的屬性，比如讀取窗口標(biāo)題,， Listbox的子元素,， Checkbox的狀態(tài)等等，以便進(jìn)行測(cè)試檢查,。

Win32 SDK和Windows Message

    在.NET問(wèn)世以前,，Windows平臺(tái)上的UI程序無(wú)外乎兩種技術(shù)：Win32 Windows SDK 或者DirectX。由于DirectX多用于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域如游戲和CAD,，本文并不討論,。

    無(wú)論是MFC，VCL還是VB6,，Win32 SDK都是其根本,，最終打交道的其實(shí)都是HWND和Windows Message。實(shí)現(xiàn)上述自動(dòng)化的三個(gè)步驟 無(wú)外乎三件法寶,，Win32 API,，Windows Message和Windows Hook。

    測(cè)試程序首先通過(guò) FindWindowEx和EnumWindow遍歷窗口和子窗口,， 找到測(cè)試元素比如某個(gè)按鈕,，然后可以通過(guò)Windows Message或者API檢查測(cè)試目標(biāo)。比如通過(guò)WM_GETTEXT或者GetWindowText讀取窗口標(biāo)題,，通過(guò)GetWindowRect讀取按鈕坐標(biāo)位置等等,。對(duì)于用戶(hù)行為模擬，可以直接通過(guò)SendKey API來(lái)完成,，當(dāng)然也可以發(fā)送WM_CHAR或者WM_KEYDOWN通知等等,。

    除此以外，Windows Hook更加豐富了技術(shù)的選取,。通過(guò)Windows Hook,，測(cè)試人員還可以直接監(jiān)控、 截取,、模擬目標(biāo)程序的Windows消息,，實(shí)現(xiàn)更靈活的模擬，檢查甚至錄制的功能,。

    Windows Spy++（圖一）雖然不是測(cè)試工具,，也算是使用這套技術(shù)的典型例子,。通過(guò)Windows Spy++可以定位任意窗口， 讀取窗口屬性,，監(jiān)視窗口消息等等,。

圖一： Microsoft Spy++

    采用Win32 SDK和Windows Message的優(yōu)點(diǎn)是直接，靈活,。由于直接使用Win32 API,，沒(méi)有額外的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，遇上問(wèn)題可以直接參考Win32 SDK解決,。使用Message Hook使得測(cè)試程序可以靈活實(shí)現(xiàn),，直接對(duì)Window Message的操作不僅可以把很多情況化繁為簡(jiǎn)，還方便test hook的實(shí)現(xiàn),。（所謂test hook,，是指產(chǎn)品中為了方便測(cè)試而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的隱藏功能，該功能對(duì)普通用戶(hù)不可見(jiàn),，只是為了方便測(cè)試,。）

    缺點(diǎn)包括以下三個(gè)方面：

    使用復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高,。Win32 AP的使用上有很多需要特別注意的細(xì)節(jié),， 比如有的Win32 API不能跨進(jìn)程工作，有的Windows Message只能發(fā)給當(dāng)前線(xiàn)程所創(chuàng)建的窗口,，稍有不慎,，就導(dǎo)致測(cè)試程序不穩(wěn)定。

    過(guò)于底層,，不便使用,。為了方便測(cè)試用例調(diào)用,，需要對(duì)API進(jìn)行封裝,，增加了實(shí)現(xiàn)成本。同時(shí) Win32 API的也使得很多VB程序員不便調(diào)用,。再者,， 不同的開(kāi)發(fā)工具，比如MFC,， VCL,，以及后來(lái)的.NET Framework，在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上對(duì)Win32 API有很多細(xì)節(jié)的處理,， 要實(shí)現(xiàn)出針對(duì)各種情況都通用的測(cè)試框架,，并非易事。比如,， .NET 中的WinForm Control對(duì)Win32 HWND的維護(hù)是動(dòng)態(tài)的,，同一個(gè)WinForm Control的HWND在程序的生命周期內(nèi)是可能發(fā)生改變的,，這一點(diǎn)對(duì)于依賴(lài)HWND作為唯一標(biāo)識(shí)的Win32 API就是一個(gè)致命傷。

    無(wú)法操作自繪窗口,。比如打開(kāi)Excel的工作表，會(huì)發(fā)現(xiàn)表格中的每一個(gè)Cell并沒(méi)有對(duì)應(yīng)到HWND上。Excel的cell都是通過(guò)代碼繪制,，而不是依賴(lài)于現(xiàn)成的Win32 Control,。這就使得Win32 API對(duì)于自繪窗口沒(méi)有用武之地。

MSAA

    MSAA的全稱(chēng)是Microsoft Active Accessibility,。這是類(lèi)似DCOM技術(shù),。技術(shù)模型是這樣的，UI程序可以暴露出一個(gè)Interface,，方便另一個(gè)程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制,。MSAA技術(shù)的初衷是為了方便殘疾人使用Windows 程序。比如盲人看不到窗口,，但是盲人可以通過(guò)一個(gè)USB讀屏器連接到電腦上,， 讀屏器通過(guò)UI程序暴露出來(lái)的這個(gè)Interface，就可以獲取程序信息,，通過(guò)盲文或者其它形式傳遞給盲人,。

    MSAA提供了如此方便的功能， UI自動(dòng)化測(cè)試自然可以借用這項(xiàng)技術(shù),。MSAA暴露出來(lái)的Interface叫做IAccessible,。測(cè)試程序和目標(biāo)UI程序互操作流程如下：

    1. 測(cè)試程序調(diào)用Windows API： AccessibleObjectFromWindow，傳入目標(biāo)UI程序HWND,。

    2. AccessibleObjectFromWindow函數(shù)向UI程序發(fā)送WM_GETOBJECT消息,。

    3. UI程序創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)了IAccessible的內(nèi)部類(lèi)，然后通過(guò)LresultFromObject API把IAccessible 接口返回給測(cè)試程序,。

    4. 測(cè)試程序拿到IAccessible接口,，開(kāi)始調(diào)用IAccessible接口函數(shù)操作測(cè)試目標(biāo)。

    IAccessible接口里面的幾個(gè)關(guān)鍵函數(shù)是：

• IAccessible::get_accChild/ IAccessible::get_accParent通過(guò)這兩個(gè)函數(shù),，調(diào)用者可以瀏覽目標(biāo)程序的窗口關(guān)系樹(shù),，定位到UI元素。
• IAccessible::accLocation/I Accessible::accHitTest讀取和分辨目標(biāo)元素的屏幕位置,。
• IAccessible::accName/ I Accessible:: accSelect讀取元素的名字,，對(duì)UI元素進(jìn)行指定的操作，比如選取Listbox里面的某一項(xiàng)等等,。
• IAccessible::accValue 開(kāi)發(fā)人員可以自定義value屬性的實(shí)現(xiàn),。比如針對(duì)折線(xiàn)圖控件，開(kāi)發(fā)人員可以在accValue中返回折線(xiàn)的坐標(biāo)數(shù)列,。

    MSAA的理念類(lèi)似于test hook,。 通過(guò)主動(dòng)讓UI程序暴露一個(gè)接口來(lái)讓調(diào)用者控制,。在具體使用中，測(cè)試人員往往是結(jié)合MSAA和Win32 API操作,，取長(zhǎng)補(bǔ)短,。一方面對(duì)于UI元素豐富的屬性，比如style,，鉤選狀態(tài),，是否最大化和模擬用戶(hù)輸入等，繼續(xù)采用Win32 API,。另一方面用MSAA的優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)Win32 API的一些不足,，比如：

    由于MSAA有自己的get_accChild方法，使其控件樹(shù)關(guān)系并不一定要和Win32 HWNDd關(guān)系對(duì)應(yīng)一致,。對(duì)于自繪窗口,，雖然說(shuō)只有一個(gè)HWND，但是開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)IAccessible接口來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯上的層次關(guān)系,。比如Excel中就可以通過(guò)IAccessible把多個(gè)cell的子IAccessible接口暴露給調(diào)用者,。

    IAccessible的實(shí)現(xiàn)是由開(kāi)發(fā)者提供，開(kāi)發(fā)者可以靈活地根據(jù)實(shí)際情況決定方法的實(shí)現(xiàn),。比如前面提到了折線(xiàn)圖控件可以返回坐標(biāo)數(shù)列,。對(duì)于.NET WinForm， 微軟在Framework中就提供了IAccessible的默認(rèn)實(shí)現(xiàn),，這樣在具體實(shí)現(xiàn)中,，就可以處理.NET動(dòng)態(tài)維護(hù)HWND的細(xì)節(jié)等等。

    針對(duì)MSAA的工具也有很多,，比如AccExplorer（圖二）可以像Spy++一樣對(duì)指定程序進(jìn)行控件的樹(shù)形瀏覽,，檢查MSAA屬性等。

圖二： AccExplorer

    如果您是開(kāi)發(fā)人員,， 對(duì)于unmanaged UI程序的MSAA實(shí)現(xiàn),，參考MSDN中關(guān)于WM_GETOBJECT的說(shuō)明返回IAccessible interface就可以了。對(duì)于managed程序,， 實(shí)現(xiàn)方法更簡(jiǎn)單,， 現(xiàn)成的例子可以參考：

•  Control..::.ControlAccessibleObject Class
•  How to create accessible controls by using Visual Basic .NET or Visual Basic 2005

    對(duì)于測(cè)試程序如何直接獲取并使用IAccessible接口,，并非本系列重點(diǎn),，所以并不提供更多介紹。在后面的文章中,， 會(huì)介紹如何隱含使用IAccessible和MSAA,。

    MSAA也有自身的缺點(diǎn)：

    1. 雖然說(shuō)MSAA基于COM技術(shù)， 但I(xiàn)Accessible并不是一個(gè)COM標(biāo)準(zhǔn)接口,。 比如使用者不需要調(diào)用CoInitialize即可使用,，也無(wú)法通過(guò)QueryInterface進(jìn)一步獲取更多的自定義接口,。這局限了MSAA所能提供的功能。

    2. IAccessible接口的定義有缺陷,。里面不少方法是可有可無(wú)的,，但是又缺少一些支持UI自動(dòng)化的關(guān)鍵方法。 比如它提供了accSelect支持控件的選取,，但是卻沒(méi)有類(lèi)似accExpand這樣的方法支持樹(shù)狀控件的展開(kāi)等,。

    關(guān)于MSAA和UI自動(dòng)化的更多淵源，MSAA設(shè)計(jì)理念,，現(xiàn)狀和缺陷,，可以參考微軟早期的一篇名為What is UI Automation的文章。（未完待續(xù)）