技术选型丨MeterSphere为什么选择Selenium作为UI自动化框架？
2022年5月4号，MeterSphere开源持续测试平台正式发布v1.20 LTS版本。这一版本新增了社区非常期待的UI测试模块。伴随着UI测试功能的上线，MeterSphere项目也践行了“一站式持续测试平台”的承诺，实现了对测试跟踪、接口测试、UI测试和性能测试的一站式覆盖。
MeterSphere的UI测试模块包含元素库、UI自动化、测试报告三大部分，设计理念是基于POM（Page Object Model）页面对象模式。对于UI自动化测试框架的选择，经过多方对比和深入研究，MeterSphere项目组最终选择了Selenium开源框架作为UI自动化方案。
有人可能会问：为什么MeterSphere会选择古老的Selenium框架，而不转用更新的Cypress、TestCafe呢？下面就跟大家分享一下MeterSphere项目组技术选型的思路。
UI自动化市场的现状
“软件质量报道”发布的《2021年测试工具调研报告》显示，在自动化测试框架方面，有35.9%企业或组织使用了Selenium IDE+Grid+WebDriver的组合框架，另外31.4%使用的是自研框架，其余的用户会选择Robot Framework、Cypress等框架。
从这个调查可以看出，Selenium依然是当前大多数企业在自动化测试框架方面的不二之选。尽管Selenium框架在2006年就创立了，距今已经16年的时间，在此期间其他各种开源测试框架不断涌现，但依然没有撼动Selenium的领导地位。
另外，2022年4月，MeterSphere项目组针对UI测试功能的上线还举办了一次内测征集活动。我们共收到了来自社区的219份报名表单。上图是此次活动的报名样本分析，我们也可以看到，Selenium是用户最为常用的UI测试工具，使用Selenium的用户占据了总样本数的52.05%。
MeterSphere UI自动化框架的选型
1. Web端UI自动化实现的基本原理
Web端UI自动化的实现方式有三种：
■ 注入脚本到被测应用：我们知道，各大浏览器厂商都对外提供了原生API，这是Web端UI自动化的基础。最早Selenium 1.0版本（也就是Selenium RC版本）就是利用原生API将测试脚本转化为可以被浏览器直接使用的JavaScript代码，并且注入到被测试网页来运行的。基于这一思想，后面诞生了诸多UI自动化框架，例如Cypress等。
■ 基于WebDriver：在Selenium 2.0时，UI自动化的实现方式变成了WebDriver。WebDriver是对原生浏览器API的封装，在WebDriver的基础上Selenium提供了多种语言的SDK，所以我们今天可以看到各种不同语言的Selenium脚本。随后，基于WebDriver也诞生了一些其他的自动化测试框架，例如Protractor、WebDriverIO等。
■ 直接调用浏览器原生API：由于市面上使用这种方式实现的框架比较少，这里就不多赘述了。
总的来说，不管是Selenium还是其他注入型框架，其底层原理只有一个，那就是直接或者间接地基于浏览器的原生API。
2. 主流UI自动化框架的技术对比
MeterSphere项目组对主流开源UI测试框架进行了调研对比，总结成了上面的表格。从表格中可以看出，主流的开源UI测试框架主要是WebDriver以及浏览器注入脚本到被测应用两种实现原理。
以下是Selenium在各方面技术/特性与其他测试框架的对比：
■ 脚本语言支持方面，Selenium、Playwright支持的最多。因为不同的公司、不同的技术栈，程序员使用的语言都不一样，支持的语言更多占据的优势就更大，因此Selenium拥有了更多的潜在用户群体；
■ 从浏览器的支持程度来看，TestCafe支持的最多，Selenium与其他几个框架则大同小异，而Cypress支持的相对较少，且不支持运用广泛的IE和Safari浏览器；
■ 多Tab，iFrame支持及并行测试方面，Selenium也都是支持的，而Cypress则都不支持；
■ 原生DOM选择器方面，虽然Playwright（到底是微软）支持的最多，但Selenium也能够支持主流的两种选择器CSS和XPath；
■ 在录制插件和解决方案方面，Selenium也是做得比较好的。Protractor、WebDriverIO因为和Selenium同宗同源，所以差异不大。而Cypress、TestCafe、Playwright在这两方面则相对较差，都没有比较好的解决方案。
总的来说，Selenium在脚本语⾔、浏览器⽀持、并发、分布式，以及插件录制、视频录制⽅⾯都有完整的⽅案，并且与JMeter（WebDriver Sampler）有深度集成。从最⼴⼤⽤户群体的⻆度、从较为快速地搭建我们的⾃动化测试平台的⻆度，以及从稳定性及功能完备的⻆度来说，Selenium都是最符合MeterSphere UI测试模块第⼀版实际需求的。
Selenium的短板在哪里？
当然，作为软件开发的从业者，选择某一种技术必然要承担其技术负债。Selenium虽然具备以上提及的多种优点，但Selenium有以下4个方面的困难。而这4个困难恰恰是当今UI自动化不被看好的主要原因。
1. 元素定位困难。随着打包编译等技术的不断发展，使用了新的现代化的条件渲染引擎后，页面元素定位复杂多变，依靠Selenium中原有的ID、CSS、XPath等选择器编写的脚本有时候不能很好地工作，原先的定位方式不再适用；
2. 等待元素无法做到自动等待。当测试运行的服务发生异常、资源不够或者网络拥堵时，页面元素的渲染时间会受到影响。由于Selenium是通过WebDriver控制浏览器，需要用户自己去管理等待时间，而这个时间通常都是不太固定的；
3. 插件录制会把不必要的步骤录制下来。所有的录制插件都会录制非常多的不必要步骤，比如点击一个按钮，插件会把鼠标移动的过程也录制进去；
4. 人工维护元素定位非常困难，工作量非常大。当UI测试的用例数量愈加庞大，元素定位的维护就会变得相当困难，当需求发生变更时，页面也可能随之发生改变。而这一改变对于不熟知前端代码的测试人员来说通常是难以察觉的。
MeterSphere UI测试模块的功能设计
MeterSphere选择Selenium作为UI自动化框架后，基于Selenium技术栈的痛点，进行了一系列的优化。具体的工作包括：
■ 使用元素库来管理元素；
■ 内置了对每一种操作的显示等待，精准控制每一次元素查找，使测试用例的成功率大幅提升。而这种提升可能是成功率从0到1的突破；
■ 基于Selenium-IDE官方插件抽象了原子指令。这些指令都是经过长期的实践检验得来的，因此不管是从元素操作、输入操作这样的基本指令，还是数据提取、断言、流程控制这样的高级指令，都能在MeterSphere UI测试模块的第一版实现支持，并且能够广泛覆盖各种场景用例；
■ 在原子指令的基础上对指令的执行过程做了精准的控制，例如异常抛出、检测等待等。
除Selenium外，MeterSphere UI测试模版有添加其他UI自动化框架的可能性，因为一种解决方案通常不能覆盖所有的问题。我们给扩展提供接口，方便以后可以在特定的、有更多限制条件的场景下使用其他的UI自动化框架。
未来，MeterSphere项目组会持续优化迭代UI测试模块，解决更多用户在UI自动化测试方面所面临的痛点，加速高质量的软件交付。
直播回放
目前，UI测试功能已经在MeterSphere v1.20 LTS版本上线。对于想要更深入了解MeterSphere UI自动化测试技术选型、功能界面及未来规划的同学，可以观看于5月18日进行的《MeterSphere开源持续测试平台UI测试功能模块设计与实现》主题直播。
在本期直播中，MeterSphere⾼级研发⼯程师张⼤海及MeterSphere产品经理⻩莹莹为大家介绍了UI测试模块技术选型的过程，并进行了现场功能演示。
