Java在线OJ项目（一）、多进程编程实现 做题代码的编译和运行

在线OJ项目（一）、多进程编程实现 做题代码的编译和运行

    • 一、回顾线程和进程
    • 二、进程比线程的优势
    • 三、多进程编程样例
    • 四、多进程思想 实现对代码 的编译 以及 运行两个功能
        • CommandUtil 由于我们是在线oj，所以得编译用户的代码
        • 不仅编译 还需要 运行（但这是两种不同的代码，具体如下）
    • 五、字符串写入文件 以及 文件的读取
        • FileUtil
    • 六、完成读取用户代码，并且编译运行，返回结果
        • Question 存储用户输入的代码
        • Answer 返回代码编译运行后的结果
        • Task

一、回顾线程和进程

在这里插入图片描述

二、进程比线程的优势

在这里插入图片描述

三、多进程编程样例

  1. runtime的exec创建进程 用Process接收
  2. InputStream 和 FileOutputStream 输入输出
  3. process.waitFor() 进程等待
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class TestExec {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        // Runtime 在 JVM 中是一个单例
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        // Process 就表示 "进程"
        Process process = runtime.exec("javac");
        // 获取到子进程的标准输出和标准错误, 把这里的内容写入到两个文件中.
        // 获取标准输出, 从这个文件对象中读, 就能把子进程的标准输出给读出来!
        InputStream stdoutFrom = process.getInputStream();
        FileOutputStream stdoutTo = new FileOutputStream("stdout.txt");
        while (true) {
            int ch = stdoutFrom.read();
            if (ch == -1) {
                break;
            }
            stdoutTo.write(ch);
        }
        stdoutFrom.close();
        stdoutTo.close();

        // 获取标准错误, 从这个文件对象中读, 就能把子进程的标准错误给读出来!
        InputStream stderrFrom = process.getErrorStream();
        FileOutputStream stderrTo = new FileOutputStream("stderr.txt");
        while (true) {
            int ch = stderrFrom.read();
            if (ch == -1) {
                break;
            }
            stderrTo.write(ch);
        }
        stderrFrom.close();
        stderrTo.close();

        // 通过 Process 类的 waitFor 方法来实现进程的等待.
        // 父进程执行到 waitFor 的时候, 就会阻塞. 一直阻塞到子进程执行完毕为止.
        // (和 Thread.join 是非常类似的)
        // 这个退出码 就表示子进程的执行结果是否 ok. 如果子进程是代码执行完了正常退出, 此时返回的退出码就是 0.
        // 如果子进程代码执行了一半异常退出(抛异常), 此时返回的退出码就非 0.
        int exitCode = process.waitFor();
        System.out.println(exitCode);
    }
}

四、多进程思想 实现对代码 的编译 以及 运行两个功能

CommandUtil 由于我们是在线oj，所以得编译用户的代码

不仅编译 还需要 运行（但这是两种不同的代码，具体如下）

由于代码可能是正常运行结果，也可能是出现编译错误

所以我们在编译时，要考虑好这两种可能

  1. process接受的是Runtime启动进程的方法，启动时，便指明任务（runtime就类似于cmd窗口）
package compile;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class CommandUtil {
    // 1. 通过 Runtime 类得到 Runtime 实例, 执行 exec 方法
    // 2. 获取到标准输出, 并写入到指定文件中.
    // 3. 获取到标准错误, 并写入到指定文件中.
    // 4. 等待子进程结束, 拿到子进程的状态码, 并返回.
    public static int run(String cmd, String stdoutFile, String stderrFile) {
        try {
            // 1. 通过 Runtime 类得到 Runtime 实例, 执行 exec 方法
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
            // 2. 获取到标准输出, 并写入到指定文件中.
            if (stdoutFile != null) {
                InputStream stdoutFrom = process.getInputStream();
                FileOutputStream stdoutTo = new FileOutputStream(stdoutFile);
                while (true) {
                    int ch = stdoutFrom.read();
                    if (ch == -1) {
                        break;
                    }
                    stdoutTo.write(ch);
                }
                stdoutFrom.close();
                stdoutTo.close();
            }
            // 3. 获取到标准错误, 并写入到指定文件中.
            if (stderrFile != null) {
                InputStream stderrFrom = process.getErrorStream();
                FileOutputStream stderrTo = new FileOutputStream(stderrFile);
                while (true) {
                    int ch = stderrFrom.read();
                    if (ch == -1) {
                        break;
                    }
                    stderrTo.write(ch);
                }
                stderrFrom.close();
                stderrTo.close();
            }
            // 4. 等待子进程结束, 拿到子进程的状态码, 并返回.
            int exitCode = process.waitFor();
            return exitCode;
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        CommandUtil.run("javac", "stdout.txt", "stderr.txt");
    }
}

五、字符串写入文件 以及 文件的读取

FileUtil

  1. StringBuilder读取字符串 最后toStirng返回
  2. fileWriter.write(content) 直接把字符串写入文件
package common;

import java.io.*;

public class FileUtil {
    // 负责把 filePath 对应的文件的内容读取出来, 放到返回值中.
    public static String readFile(String filePath) {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        try (FileReader fileReader = new FileReader(filePath)) {
            while (true) {
                int ch = fileReader.read();
                if (ch == -1) {
                    break;
                }
                result.append((char)ch);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result.toString();
    }

    // 负责把 content 写入到 filePath 对应的文件中
    public static void writeFile(String filePath, String content) {
        try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filePath)) {
            fileWriter.write(content);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        FileUtil.writeFile("d:/test.txt", "hello");
        String content = FileUtil.readFile("d:/test.txt");
        System.out.println(content);
    }
}

六、完成读取用户代码，并且编译运行，返回结果

Question 存储用户输入的代码

package compile;

// 用这个类来表示一个 task 的输入内容
// 会包含要编译的代码
public class Question {
    private String code;

    public String getCode() {
        return code;
    }

    public void setCode(String code) {
        this.code = code;
    }
}

Answer 返回代码编译运行后的结果

package compile;

// 表示一个 compile.Task 的执行结果
public class Answer {
    // 错误码. 约定 error 为 0 表示编译运行都 ok, 为 1 表示编译出错, 为 2 表示运行出错(抛异常).
    private int error;
    // 出错的提示信息. 如果 error 为 1, 编译出错了, reason 中就放编译的错误信息, 如果 error 为 2, 运行异常了, reason 就放异常信息
    private String reason;
    // 运行程序得到的标准输出的结果.
    private String stdout;
    // 运行程序得到的标准错误的结果.
    private String stderr;

    public int getError() {
        return error;
    }

    public void setError(int error) {
        this.error = error;
    }

    public String getReason() {
        return reason;
    }

    public void setReason(String reason) {
        this.reason = reason;
    }

    public String getStdout() {
        return stdout;
    }

    public void setStdout(String stdout) {
        this.stdout = stdout;
    }

    public String getStderr() {
        return stderr;
    }

    public void setStderr(String stderr) {
        this.stderr = stderr;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "compile.Answer{" +
                "error=" + error +
                ", reason='" + reason + '\'' +
                ", stdout='" + stdout + '\'' +
                ", stderr='" + stderr + '\'' +
                '}';
    }
}

Task

  1. 创建目录，如果存在，创建多级目录
  2. 判断代码是否为恶意代码
  3. 把用户提交的代码Question 存储到Solution.java 文件中.
  4. 创建子进程, 对代码 进行编译
  5. 对编译返回值判断是否 出现错误 出现错误的话 返回错误值
  6. 创建子进程 对代码进行 运行
package compile;


import common.FileUtil;

import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;

// 每次的 "编译+运行" 这个过程, 就称为是一个 compile.Task
public class Task {
    // 通过一组常量来约定临时文件的名字.
    // 之前这里的名字都是静态常量. 但是现在要实现针对每个请求都有不同的临时目录, 就不能使用静态常量了
    
    // 1. 这个表示所有临时文件所在的目录
    private String WORK_DIR = null;
    // 2. 约定代码的类名
    private String CLASS = null;
    // 3. 约定要编译的代码文件名.
    private String CODE = null;
    // 4. 约定存放编译错误信息的文件名
    private String COMPILE_ERROR = null;
    // 5. 约定存放运行时的标准输出的文件名
    private String STDOUT = null;
    // 6. 约定存放运行时的标准错误的文件名
    private String STDERR = null;

    public Task() {
        // 在 Java 中使用 UUID 这个类就能生成一个 UUID 了
        WORK_DIR = "./tmp/" + UUID.randomUUID().toString() + "/";
        CLASS = "Solution";
        CODE = WORK_DIR + "Solution.java";
        COMPILE_ERROR = WORK_DIR + "compileError.txt";
        STDOUT = WORK_DIR + "stdout.txt";
        STDERR = WORK_DIR + "stderr.txt";
    }

    // 这个 compile.Task 类提供的核心方法, 就叫做 compileAndRun, 编译+运行 的意思.
    // 参数: 要编译运行的 java 源代码.
    // 返回值: 表示编译运行的结果. 编译出错/运行出错/运行正确.....
    public Answer compileAndRun(Question question) {
        Answer answer = new Answer();
        // 0. 准备好用来存放临时文件的目录
        File workDir = new File(WORK_DIR);
        if (!workDir.exists()) {
            // 创建多级目录.
            workDir.mkdirs();
        }
        // 进行安全性判定
        if (!checkCodeSafe(question.getCode())) {
            System.out.println("用户提交了不安全的代码!");
            answer.setError(3);
            answer.setReason("您提交的代码可能会危害到服务器, 禁止运行!");
            return answer;
        }
        // 1. 把 question 中的 code 写入到一个 Solution.java 文件中.
        FileUtil.writeFile(CODE, question.getCode());
        // 2. 创建子进程, 调用 javac 进行编译. 注意! 编译的时候, 需要有一个 .java 文件.
        //       如果编译出错, javac 就会把错误信息给写入到 stderr 里. 就可以用一个专门的文件来保存. compileError.txt
        //    需要先把编译命令给构造出来.
        String compileCmd = String.format("javac -encoding utf8 %s -d %s", CODE, WORK_DIR);
        System.out.println("编译命令: " + compileCmd);
        CommandUtil.run(compileCmd, null, COMPILE_ERROR);
        // 如果编译出错了, 错误信息就被记录到 COMPILE_ERROR 这个文件中了. 如果没有编译出错, 这个文件是空文件.
        String compileError = FileUtil.readFile(COMPILE_ERROR);
        if (!compileError.equals("")) {
            // 编译出错!
            // 直接返回 compile.Answer, 让 compile.Answer 里面记录编译的错误信息.
            System.out.println("编译出错!");
            answer.setError(1);
            answer.setReason(compileError);
            return answer;
        }
        // 编译正确! 继续往下执行运行的逻辑
        // 3. 创建子进程, 调用 java 命令并执行
        //       运行程序的时候, 也会把 java 子进程的标准输出和标准错误获取到. stdout.txt, stderr.txt
        String runCmd = String.format("java -classpath %s %s", WORK_DIR, CLASS);
        System.out.println("运行命令: " + runCmd);
        CommandUtil.run(runCmd, STDOUT, STDERR);
        String runError = FileUtil.readFile(STDERR);
        if (!runError.equals("")) {
            System.out.println("运行出错!");
            answer.setError(2);
            answer.setReason(runError);
            return answer;
        }
        // 4. 父进程获取到刚才的编译执行的结果, 并打包成 compile.Answer 对象
        //       编译执行的结果, 就通过刚才约定的这几个文件来进行获取即可.
        answer.setError(0);
        answer.setStdout(FileUtil.readFile(STDOUT));
        return answer;
    }

    private boolean checkCodeSafe(String code) {
        List<String> blackList = new ArrayList<>();
        // 防止提交的代码运行恶意程序
        blackList.add("Runtime");
        blackList.add("exec");
        // 禁止提交的代码读写文件
        blackList.add("java.io");
        // 禁止提交的代码访问网络
        blackList.add("java.net");

        for (String target : blackList) {
            int pos = code.indexOf(target);
            if (pos >= 0) {
                // 找到任意的恶意代码特征, 返回 false 表示不安全
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Task task = new Task();
        Question question = new Question();
        question.setCode("public class Solution {\n" +
                "    public static void main(String[] args) {\n" +
                "        System.out.println(\"hello world\");\n" +
                "    }\n" +
                "}\n");
        Answer answer = task.compileAndRun(question);
        System.out.println(answer);
    }
}

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我一开始的想法是既然要找中位数&#xff0c;那肯定要排序&#xff0c;而且这个数据结构肯定要能动态的添加数据的&#xff0c;肯定不能用数组&#xff0c;于是我想到了用优先队列&#xff0c;它自己会排序都不用我写&#xff0c;所以addNum方法直接调用就可以&#xff0c;但是…
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小创业公司死亡剧本

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感觉蛮真实的&#xff1b;很多小创业公司没有阿里华为的命&#xff0c;却得了阿里华为的病。小的创业公司要想活无非以下几点&#xff1a; 1 现金流&#xff0c;现金流&#xff0c;现金流&#xff1b; 2 产品&#xff0c;找痛点&#xff0c;不要搞伪需求&#xff1b; 3 根据公司…
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让婚礼策划展示小程序成为你的必备利器

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在当今互联网时代&#xff0c;微信小程序已经成为了很多企业和个人展示自己产品和服务的重要渠道。如果你想学习微信小程序开发&#xff0c;下面将为你介绍一些基本步骤。 首先&#xff0c;你需要注册并登录一个第三方小程序制作平台&#xff0c;比如乔拓云平台。这些平台提供了…
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Git-分布式版本控制工具

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Git仓库&#xff1a;本地和远程 获取git仓库&#xff1a; 本地初始化Git仓库&#xff08;创建空目录&#xff0c;右键git bansh&#xff0c;执行git init&#xff09;远程仓库克隆&#xff0c;git clone 远程仓库地址 版本库&#xff1a;.git隐藏文件夹&#xff0c;储存配置信…
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