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微服务项目-＞在线oj系统(Java版 - 5)

news 2025/5/20 13:15:56

相信自己,终会成功

微服务代码:  lyyy-oj: 微服务

目录

C端代码

用户题目接口

 修改后用户提交代码(应用版)

 用户提交题目判题结果

代码沙箱

1. 代码沙箱的核心功能

2. 常见的代码沙箱实现方式

3. 代码沙箱的关键问题与解决方案

4. 你的代码如何与沙箱交互？

6. 总结

Elasticsearch

RabbitMQ

RabbitMQ 主要功能

RabbitMQ 工作流程示例

典型应用场景

C端代码

用户题目接口

从前端接收到数据,判断是什么语言,如果是Java语言(目前只能进行Java语言的判定)

利用代码沙箱(下方有介绍),对语言进行判断

assembleJudgeSubmitDTO:拿到questionId , 从es中查询题目信息

如果questionES不等于空,

BeanUtil.copyProperties(questionES,judgeSubmitDTO),将questionES复制给 judgeSubmitDTO

否则,从数据库中查找数据,将查出的数据复制给judgeSubmitDTO

然后将数据存入es中

将从线程池中拿到的数据赋值给judgeSubmitDTO

拼接代码后进行解析测试用例

步骤说明
questionCaseList.stream()将List<QuestionCase>转为Stream<QuestionCase>，支持链式操作
.map(QuestionCase::getInput)提取每个QuestionCase对象的input字段（方法引用，等价于x -> x.getInput()）
.toList()将Stream<String>收集为不可变的List<String>（Java 16+特性）
setInputList/setOutputList最终将输入/输出列表设置到判题DTO对象

数据流转示例

假设原始数据：

List<QuestionCase> questionCaseList = [{"input": "1 2", "output": "3"},{"input": "3 4", "output": "7"}
]

 转换后结果：

inputList = ["1 2", "3 4"]  // 所有input的集合
outputList = ["3", "7"]      // 所有output的集合
 @Override//后端接收到请求,获取参数,根据getProgramType判断用户提交代码语言类型//    UserSubmitDTO（用户提交的数据，包括题目ID、代码、考试ID等）
//    JudgeSubmitDTO（判题服务需要的数据，包括题目信息、测试用例、用户代码等）public R<UserQuestionResultVO> submit(UserSubmitDTO submitDTO) {Integer programType = submitDTO.getProgramType();if(ProgramType.JAVA.getValue().equals(programType)){//按照Java逻辑处理JudgeSubmitDTO judgeSubmitDTO=assembleJudgeSubmitDTO(submitDTO);
//            remoteJudgeService.doJudgeJavaCode(judgeSubmitDTO)return remoteJudgeService.doJudgeJavaCode(judgeSubmitDTO);}throw new ServiceException(ResultCode.FAILED_NOT_SUPPORT_PROGRAM);}private JudgeSubmitDTO assembleJudgeSubmitDTO(UserSubmitDTO submitDTO) {Long questionId = submitDTO.getQuestionId();//orElse,findbyId返回的是Optional对象,并不是数据本身,如果能查出数据,返回数据本身//查不出来数据,返回null// 1. 查询题目信息（优先ES，不存在则查MySQL并缓存）QuestionES questionES = questionRepository.findById(questionId).orElse(null);JudgeSubmitDTO judgeSubmitDTO=new JudgeSubmitDTO();if(questionES!=null){BeanUtil.copyProperties(questionES,judgeSubmitDTO);}else{Question question = questionMapper.selectById(questionId);BeanUtil.copyProperties(question,judgeSubmitDTO);questionES=new QuestionES();// 2. 组装 JudgeSubmitDTOBeanUtil.copyProperties(question, questionES);questionRepository.save(questionES);}// 3. 设置用户信息（从 ThreadLocal 获取用户ID）judgeSubmitDTO.setUserId(ThreadLocalUtil.get(Constants.USER_ID,Long.class));judgeSubmitDTO.setExamId(submitDTO.getExamId());judgeSubmitDTO.setProgramType(submitDTO.getProgramType());// 4.拼接用户代码和题目主函数judgeSubmitDTO.setUserCode(codeConnect(submitDTO.getUserCode(),questionES.getMainFuc()));// 5. 解析测试用例（从 ES 的 JSON 字符串转换成 List）List<QuestionCase> questionCaseList = JSONUtil.toList(questionES.getQuestionCase(), QuestionCase.class);List<String> inputList = questionCaseList.stream().map(QuestionCase::getInput).toList();judgeSubmitDTO.setInputList(inputList);List<String> outputList = questionCaseList.stream().map(QuestionCase::getOutput).toList();judgeSubmitDTO.setOutputList(outputList);return judgeSubmitDTO;}

 修改后用户提交代码(应用版)

JudgeProducer(使用了RabbitMQ(下方有介绍))

 /*** 将用户提交的代码通过RabbitMQ异步发送给判题服务（目前仅支持Java）* @param submitDTO 用户提交的代码信息，包含代码内容、题目ID、编程语言类型等* @return true 提交成功 | 抛出异常 提交失败（不支持的编程语言）* @throws ServiceException 如果编程语言不支持，抛出业务异常(ResultCode.FAILED_NOT_SUPPORT_PROGRAM)*/@Overridepublic boolean rabbitSubmit(UserSubmitDTO submitDTO) {// 1. 获取用户提交的编程语言类型Integer programType = submitDTO.getProgramType();if(ProgramType.JAVA.getValue().equals(programType)){//按照Java逻辑处理, 组装判题服务需要的DTO（包括代码、测试用例等信息）JudgeSubmitDTO judgeSubmitDTO=assembleJudgeSubmitDTO(submitDTO);// 通过RabbitMQ生产者将判题任务发送到消息队列（异步处理）
//             把参数给rabbitmq,但是没执行判题结果,目前实现是同步调用远程服务judgeProducer.produceMsg(judgeSubmitDTO);// 返回true表示消息已成功提交到队列（注意：不表示判题已完成）return true;}throw new ServiceException(ResultCode.FAILED_NOT_SUPPORT_PROGRAM);}
@Component
//@Component：将该类标记为 Spring 组件，由 Spring 容器管理
@Slf4j
public class JudgeProducer {@Autowiredprivate RabbitTemplate rabbitTemplate;public void produceMsg(JudgeSubmitDTO judgeSubmitDTO) {try {
//            使用 RabbitTemplate 向 RabbitMQ
//            发送消息消息内容是 JudgeSubmitDTO（判题提交数据传输对象）
//            发送到名为 OJ_WORK_QUEUE 的队列rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitMQConstants.OJ_WORK_QUEUE, judgeSubmitDTO);} catch (Exception e) {log.error("生产者发送消息异常", e);throw new ServiceException(ResultCode.FAILED_RABBIT_PRODUCE);}}
}

 用户提交题目判题结果

  /*** 根据考试ID、题目ID和时间戳查询用户的判题结果* @param examId 考试ID* @param questionId 题目ID* @param currentTime 提交时间标识（用于区分同一题目的多次提交）* @return UserQuestionResultVO 包含判题状态、执行结果、用例详情等*/@Overridepublic UserQuestionResultVO exeResult(Long examId, Long questionId, String currentTime) {//把结果获取出来// 1. 从ThreadLocal中获取当前用户ID（基于登录上下文）Long userId = ThreadLocalUtil.get(Constants.USER_ID, Long.class);// 2. 查询数据库获取用户提交记录UserSubmit userSubmit = userSubmitMapper.selectCurrentUserSubmit(userId, questionId, examId, currentTime);// 3. 构建返回VO对象UserQuestionResultVO resultVO = new UserQuestionResultVO();// 4. 判题结果不存在的情况（可能还在判题中）if (userSubmit == null) {resultVO.setPass(QuestionResType.IN_JUDGE.getValue()); // 设置状态为"判题中"}// 5. 存在判题结果else {resultVO.setPass(userSubmit.getPass());resultVO.setExeMessage(userSubmit.getExeMessage());if (StrUtil.isNotEmpty(userSubmit.getCaseJudgeRes())) {resultVO.setUserExeResultList(JSON.parseArray(userSubmit.getCaseJudgeRes(), UserExeResult.class));}}return resultVO;}

代码沙箱

代码沙箱（Code Sandbox）是一种安全隔离的执行环境，用于运行不受信任的代码（如用户提交的编程题答案），防止恶意代码影响主系统。在在线判题系统（Online Judge）中，代码沙箱是核心组件之一。

1. 代码沙箱的核心功能

功能

说明

安全隔离

防止用户代码破坏主机（如删除文件、无限循环、占用资源）。

资源限制

限制 CPU、内存、执行时间，避免恶意代码耗尽系统资源。

输入/输出控制

提供标准输入（测试用例），捕获标准输出/错误，与判题系统交互。

多语言支持

支持 Java、Python、C++ 等语言的编译和运行。

错误处理

捕获运行时异常、编译错误，并返回友好提示。

2. 常见的代码沙箱实现方式

1.基于 Docker 的沙箱

原理：每个用户提交的代码在一个临时 Docker 容器中运行，运行后销毁。

优点：

强隔离性（进程、文件系统、网络均隔离）。

可限制 CPU、内存等资源（通过 cgroups）。

示例流程：

用户提交代码 → 判题系统接收。

生成临时 Docker 容器，挂载代码文件。

在容器内编译/运行代码，传入测试用例。

捕获输出，对比预期结果。

销毁容器。

2. 基于 JVM 沙箱（Java 专用）

原理：利用 Java 的 SecurityManager 或字节码修改（如 ASM）限制敏感操作。

优点：

轻量级，启动快。

适合纯 Java 判题场景。

缺点：

无法完全隔离系统调用（如 System.exit()）。

需要自定义安全策略。

3. 第三方沙箱服务

示例：

Judge0：开源的在线判题沙箱（支持 60+ 语言）。

Piston：轻量级多语言执行引擎。

优点：无需自行维护沙箱环境。

3. 代码沙箱的关键问题与解决方案

问题

解决方案

恶意代码

使用 Docker 隔离，限制系统调用（如 fork、exec）。

无限循环

设置超时机制（如 Linux 的 timeout 命令）。

内存溢出

通过 -Xmx 限制 JVM 内存，或 Docker --memory 限制容器内存。

文件系统安全

Docker 使用只读文件系统，或临时挂载空目录。

网络隔离

禁用容器网络（--network none）。

4. 你的代码如何与沙箱交互？

执行流程：

用户提交代码 → 你的服务组装 JudgeSubmitDTO（题目ID、代码、测试用例等）。

通过 Feign 调用判题服务（remoteJudgeService.doJudgeJavaCode）。

判题服务将代码发送到 代码沙箱 执行。

沙箱返回结果（通过/失败、错误信息、用时等）。

你的服务接收结果并返回给用户。

6. 总结

代码沙箱 是判题系统的核心，确保安全性和稳定性。

推荐方案：

小型系统：用 Docker 快速实现。

大型系统：结合 Kubernetes 管理沙箱集群。

扩展方向：

支持更多语言（Python、C++）。

分布式判题（提高并发能力）。

为什么需要沙箱？

安全隔离：防止用户代码破坏宿主系统。

资源控制：限制CPU/内存使用，避免恶意代码耗尽资源。

环境一致性：确保每次执行都在干净的环境中运行。

Elasticsearch

官方网站:

Elastic Docs | Elastic

Elasticsearch（简称 ES）是一个开源的分布式 搜索和分析引擎，基于 Apache Lucene 构建，专为处理海量数据设计，支持近实时（NRT, Near Real-Time）搜索。

优点

高性能搜索，支持复杂查询（全文检索、模糊匹配、聚合分析）。

水平扩展能力强，适合大数据场景。

生态完善（ELK Stack、APM、SIEM 等）。

缺点

不支持事务（不适合金融级一致性要求场景）。

资源消耗较高（尤其是内存）。

学习曲线较陡（需理解分词、映射、集群管理等）

RabbitMQ

RabbitMQ 是一个开源的 消息代理（Message Broker），实现了 AMQP（Advanced Message Queuing Protocol） 协议，用于在分布式系统中存储、转发消息。

核心角色：生产者（Producer）→ RabbitMQ → 消费者（Consumer）

典型场景：异步任务处理、应用解耦、流量削峰、分布式系统通信。

概念说明
Producer消息生产者，发送消息到 Exchange
Consumer消息消费者，从 Queue 接收消息
Exchange消息路由组件，决定消息投递到哪些 Queue（类型：Direct、Fanout、Topic、Headers）
Queue存储消息的缓冲区，消费者从中订阅消息
BindingExchange 和 Queue 的绑定规则（如路由键 Routing Key）
Channel轻量级连接（复用 TCP 连接，减少开销）
Virtual Host虚拟隔离环境（类似命名空间，不同 vhost 资源互不干扰）

RabbitMQ 主要功能

消息路由（Exchange Types）

Direct Exchange
→ 精确匹配 Routing Key，消息投递到完全匹配的 Queue。

// 示例：日志级别路由（error、warning、info）
channel.queueBind("error_queue", "logs_exchange", "error");

Fanout Exchange
→ 广播模式，消息发送到所有绑定的 Queue（忽略 Routing Key）。

// 示例：新闻通知广播
channel.exchangeDeclare("news", BuiltinExchangeType.FANOUT);

 Topic Exchange
→ 通配符匹配 Routing Key（* 匹配一个词，# 匹配多个词）。

// 示例：订单路由（order.create、order.payment.success）
channel.queueBind("queue_payment", "orders", "order.payment.*");

 Headers Exchange
→ 基于消息头（Headers）匹配，不依赖 Routing Key（性能较低，较少使用）。

 消息可靠性

消息确认（ACK/NACK）
→ 消费者处理成功后发送 ACK，失败时 NACK（可配置重试或进入死信队列）。

channel.basicConsume(queue, false, consumer); // 手动ACK
channel.basicAck(deliveryTag, false); // 确认处理成功

 持久化（Persistence）
→ Exchange、Queue、消息均可持久化到磁盘，防止服务重启丢失。

// 声明持久化队列
channel.queueDeclare("task_queue", true, false, false, null);

 死信队列（DLX）
→ 处理失败或超时的消息可转发到死信队列，用于异常监控和重试。

Map<String, Object> args = new HashMap<>();
args.put("x-dead-letter-exchange", "dlx_exchange");
channel.queueDeclare("normal_queue", false, false, false, args);

高级特性

TTL（Time-To-Live）
→ 设置消息或队列的过期时间（超时未消费则自动删除）。

// 消息级别TTL
AMQP.BasicProperties props = new AMQP.BasicProperties.Builder().expiration("60000") // 60秒过期.build();
channel.basicPublish(exchange, routingKey, props, message.getBytes());

优先级队列（Priority Queue）
→ 消息按优先级消费（需队列声明时支持）。

Map<String, Object> args = new HashMap<>();
args.put("x-max-priority", 10); // 最大优先级为10
channel.queueDeclare("priority_queue", false, false, false, args);

 集群与镜像队列
→ 支持多节点集群，镜像队列（Mirrored Queue）实现高可用。

RabbitMQ 工作流程示例

典型应用场景

  1. 异步任务处理
    → 用户注册后异步发送邮件/短信。

  2. 应用解耦
    → 订单系统与库存系统通过消息队列通信。

  3. 流量削峰
    → 秒杀请求先写入队列，后端按能力消费。

  4. 日志收集
    → 多个服务发送日志到统一队列，由消费者存储到ES/数据库。

 对比其他消息队列

RabbitMQKafkaRocketMQ
协议AMQP自定义协议自定义协议
吞吐量中等（万级TPS）高（百万级TPS）高（十万级TPS）
延迟低（毫秒级）中（依赖批量）低
适用场景业务消息、实时处理日志流、大数据金融级事务消息

RabbitMQ 是轻量级、高可用的消息中间件，适合需要可靠消息传递的分布式系统。通过灵活的路由规则和丰富的特性，平衡了性能与功能需求 

http://www.xdnf.cn/news/539353.html

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