用于在线测评编程题目代码的系统，能够根据用户提交的代码，出题人预先设置的题目输入和输出用例，进行编译代码、运行代码、判断代码

企业项目开发流程

1. 项目介绍、项目调研、需求分析
2. 核心业务流程
3. 项目要做的功能（功能模块）
4. 技术选型（技术预研）
5. 项目初始化
6. 项目开发
7. 测试
8. 优化
9. 代码提交、代码审核
10. 产品验收
11. 上线

实现核心

1. 权限校验

是否可以提交代码

2. 代码沙箱
   1. 用户代码藏毒：木马文件，修改系统权限
   2. 沙箱：隔离的，安全的环境，用户的代码不会影响到沙箱之外的系统运行
   3. 资源分配：系统2G，不能被用户疯狂占用资源
3. 判题规则
   1. 题目用例的比对，结果的验证
4. 任务调度
   1. 服务器资源有限，用户要排队，按顺序依次判题，不能拒绝用户

核心业务流程

判题服务：获取题目信息、预计的输入输出结果，返回给主业务后端：用户的答案是否正确

代码沙箱：只负责运行代码，给出结果，不管什么结果是正确的。

实现了解耦

功能

1. 题目模块
   1. 创建题目（管理员）
   2. 删除题目（管理员）
   3. 修改题目（管理员）
   4. 搜索题目（用户）
   5. 在线做题
   6. 提交题目代码
2. 用户模块
   1. 注册
   2. 登录
3. 判题模块
   1. 提交判题（结果是否正确与错误）
   2. 错误处理（内存溢出、安全性、超时）
   3. 自主实现 代码沙箱（安全沙箱）
   4. 开放接口（提供一个独立的新服务）

项目扩展思路

1. 支持多种语言
2. Remote Judge
3. 完善的评测功能：普通测评、特殊测评、交互测评、在线自测、子任务分组评测、文件
4. 统计分析用户判题记录
5. 权限校验

技术选型

前端：Vue3、Arco Design 组件库、手撸项目模板、在线代码编辑器、在线文档浏览

Java 进程控制、Java 安全管理器、部分 JVM 知识点

虚拟机（云服务器）、Docker（代码沙箱实现）

Spring Cloud 微服务 、消息队列、多种设计模式

后端开发

基本流程：

1. 题目模块
2. 题目提交模块
3. 判题逻辑
4. 代码沙箱实现
5. 安全优化
6. 微服务优化

代码沙箱实现

ps：只负责接受代码和输入，返回编译运行的结果，不负责判题（可以作为独立的项目 / 服务，提供给其他的需要执行代码的项目去使用）

先定义执行代码的接口。后面如果有其他的代码沙箱实现，直接实现接口即可。

定义三种代码沙箱的实现：

1. 示例代码沙箱
2. 远程代码沙箱
3. 第三方代码沙箱

沙箱优化（工厂模式）

使用静态工厂模式，根据用户传入的字符串参数（沙箱类别），来生成对应的代码沙箱实现类

/**
 * @description: 代码沙箱工厂（根据字符串参数创建对应的代码沙箱实例）
 * @author: yannqing
 * @create: 2024-08-06 17:47
 * @from: <更多资料：yannqing.com>
 **/
public class CodeSandBoxFactory {
    public static CodeSandBox newInstance(String type) {
        switch (type) {
            case "remote": {
                return new RemoteCodeSandBox();
            }
            case "thirdParty": {
                return new ThirdPartyCodeSandBox();
            }
            default: {
                return new ExampleCodeSandBox();
            }
        }
    }
}

沙箱优化（代理模式）

比如：我们需要在调用代码沙箱前，输出请求参数日志；在代码沙箱调用后，输出响应结果日志，便于管理员去分析。

每个代码沙箱类都写一遍 log.info？难道每次调用代码沙箱前后都执行 log？

使用代理模式，提供一个 Proxy，来增强代码沙箱的能力（代理模式的作用就是增强能力）

@Slf4j
public class CodeSandboxProxy implements CodeSandBox {

    private final CodeSandBox codeSandbox;


    public CodeSandboxProxy(CodeSandBox codeSandbox) {
        this.codeSandbox = codeSandbox;
    }

    @Override
    public ExecuteCodeResponse executeCode(ExecuteCodeRequest executeCodeRequest) {
        log.info("代码沙箱请求信息：" + executeCodeRequest.toString());
        ExecuteCodeResponse executeCodeResponse = codeSandbox.executeCode(executeCodeRequest);
        log.info("代码沙箱响应信息：" + executeCodeResponse.toString());
        return executeCodeResponse;
    }
}

使用方式：

CodeSandbox codeSandbox = CodeSandboxFactory.newInstance(type);
codeSandbox = new CodeSandboxProxy(codeSandbox);

判题服务

ps：用户提交题目后。由判题服务接收到题目信息，用户提交信息。然后交给代码沙箱去判断

1）传入题目的提交 id，获取到对应的题目、提交信息（包含代码、编程语言等）

2）如果题目提交状态不为等待中，就不用重复执行了

3）更改判题（题目提交）的状态为 “判题中”，防止重复执行，也能让用户即时看到状态

4）调用沙箱，获取到执行结果

5）根据沙箱的执行结果，设置题目的判题状态和信息

策略模式优化

针对不同的情况，定义独立的策略。便于分别修改策略和维护。而不是把所有的判题逻辑、if ... else ... 代码全部混在一起写。

1）定义判题策略接口，让代码更加通用化：

2）定义判题上下文对象，用于定义在策略中传递的参数（可以理解为一种 DTO）：

3）实现默认判题策略，先把 judgeService 中的代码搬运过来

4）再新增一种判题策略，通过 if ... else ... 的方式选择使用哪种策略

但是，如果选择某种判题策略的过程比较复杂，如果都写在调用判题服务的代码中，代码会越来越复杂，会有大量 if ... else ...，所以建议单独编写一个判断策略的类。

5）定义 JudgeManager，目的是尽量简化对判题功能的调用，让调用方写最少的代码、调用最简单。对于判题策略的选取，也是在 JudgeManager 里处理的。

判题思路总结

整体步骤：

1. 用户提交题目接口（参数：代码，编程语言，对应的题目id）
2. 对用户提交的的参数进行合法校验
   1. 编程语言是否存在（调用枚举类的遍历方法）
   2. 传入的题目id是否存在这个题目
   3. 将题目提交的数据存入question_submit表
3. 开始异步判题（进入判题服务，ps：这里的判题服务是单独的一个服务）参数：题目提交id（questionSubmitId）
4. 对于一系列参数（题目提交id，题目，题目提交的状态等）进行合法校验
   1. question_submit表中是否存在刚刚用户提交的数据（根据questionSubmitId查询）
   2. 题目是否存在（在question_submit表中，根据questionId字段查询question表）
   3. 判断用户提交的代码的状态，如果不是等待中则就不用继续判题了，直接抛异常
   4. 修改题目的提交状态为判题中
5. 调用代码沙箱（代码沙箱只负责执行代码，然后返回结果，不负责判题）执行代码
   1. 从配置文件中读取需要使用的代码沙箱类型
   2. 使用工厂模式，根据不同的代码沙箱类型，来返回不同的代码沙箱实例，初始化代理模式中的代码沙箱私有参数
   3. 获取代码沙箱需要的参数（question表中的输入用例，用户提交的代码，编程语言，在question_submit表）
   4. 传入参数，在代码沙箱中执行代码（在代理模式中执行，方便在所有的代码沙箱执行前后输出日志）
   5. 返回代码的执行结果（输出结果集合，接口信息，执行状态，判题信息：程序执行信息，消耗内存，消耗时间。）
6. 针对代码沙箱返回的结果，开始进行判题（结果是否正确，是否超时，内存溢出等等）
   1. 因为不同的代码，判题逻辑可能有细微的区别，所以使用策略模式定义多个判题策略
   2. 使用 JudgeManager 根据不同的编程语言选择不同的策略，并执行判题（进入具体的策略类，参数：判题信息：程序执行信息，消耗内存，消耗时间。题目输入用例，代码沙箱输出结果集合，题目信息，题目提交信息，输入与输出对应集合）
   3. 判断沙箱执行的结果输出数量是否和预期输出数量相等，不相等直接返回答案错误
   4. 依次判断每一项输出和预期输出是否相等，不相等直接返回答案错误
   5. 判断题目限制（是否超时，是否内存溢出等）
   6. 返回结果
7. 修改数据库中的判题结果（修改 judgeInfo ，status ）