基于模型的测试（Model-Based Testing,MBT）是软件测试领域中一个重要的研究方向,这种方法用形式化的规约模型描述软件需求并基于规约模型生成测试集。一方面,MBT能够解决传统人工测试中易出错、不完全以及不可再生的问题,有效降低测试成本;另一方面,MBT还能在一定程度上实现测试用例生成、执行以及测试结果分析的自动化,有利于提高测试的效果和效率。有限状态机（Finite State Machine,FSM）是一种应用广泛的形式化建模工具,主要用于通信协议、反应式系统以及面向对象软件系统的形式化建模。本文主要围绕FSM一致性测试评估和优化技术展开研究,主要贡献包括:（1）提出了基于实验评估和方法组合实现测试优化的TPC-UIO方法在FSM一致性测试中,基于结构覆盖和基于状态识别的测试生成技术是两种常用技术。当测试资源紧张时,测试人员往往会面临测试方法的选择问题。现有研究对基于结构覆盖测试技术中不同覆盖准则对应的方法或基于状态识别测试技术中不同状态识别符对应的方法都已经有较为充分的评估。本文从理论层面分析这两种测试技术,阐明了对这两种测试技术进行实验评估的必要性,并以10个FSM应用实例为实验对象,从测试开销、错误覆盖能力两方面对两种技术中的不同测试方法进行实证研究,为FSM一致性测试技术的选择提供经验性的指导建议。将基于状态识别测试技术中的唯一输入输出方法（Unique Input Output,UIO）和基于结构覆盖测试技术中的迁移对覆盖准则方法（Transition Pair Coverage,TPC）相结合,提出一种新的组合测试方法TPC-UIO方法,通过实验评估了这种组合测试方法的有效性。（2）提出了基于可逆相关的重叠序列和多UIO的测试优化方法一种现有的FSM一致性测试优化方法是把测试生成问题转化为乡村中国邮递员问题,本文在这一思路的基础上提出了一种基于可逆相关的重叠序列（Invertibility-Dependent Overlapping Sequence,IDOS）和多UIO的改进方法。该改进方法构造迁移完全的最大长度IDOS集合,用最大长度IDOS集合以及每个最大长度IDOS终止状态的多UIO对FSM模型进行扩展,生成能够覆盖迁移完全的最大长度IDOS集合的长度最短乡村邮递员回路,并从最短乡村邮递员回路中提取测试序列。本文还从理论和实验两个方面对改进方法进行了分析,为其正确性和有效性提供了理论和实验依据。（3）提出了基于链式UIO的测试优化方法状态识别和迁移确认是基于UIO的FSM一致性测试中的两项基本操作,且对每个状态的识别或对每条迁移的确认都需要一个附加的UIO序列来实现。本文提出了一种基于链式UIO（chain UIO,CUIO）的FSM测试生成方法,该方法通过一个附加UIO实现对多个状态的识别以及对多条迁移的确认,从而实现测试优化。对于每个状态都有UIO的FSM,基于CUIO生成的测试序列可以同时识别所有状态并确认所有迁移。对于某些状态没有UIO的FSM,基于CUIO生成的测试序列可以识别尽可能多的状态并确认尽可能多的迁移,同时引入基于特征集的方法（W方法）识别未识别的状态以及确认未确认的迁移。对于每个状态都没有UIO的FSM,该方法完全退化为W方法。实验结果表明,与传统UIO方法相比,该方法在测试开销方面有明显优势,且当传统UIO方法由于某些状态没有UIO序列而失效时该方法仍然可行。综上所述,本文通过评估为FSM一致性测试方法的选择提供了理论依据和重要参考,同时提出了三种基于FSM的测试优化方法,采用不同策略提高FSM一致性测试的效率和效果。