何凱

（黃驊市職業(yè)技術(shù)教育中心 河北省黃驊市 061100）

1 問題的提出

筆者在實際工作中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式會讓C 語言初學(xué)者感覺學(xué)習(xí)很困難，教學(xué)質(zhì)量很難保證。目前國內(nèi)外已經(jīng)研究并開發(fā)出了許多測評系統(tǒng)，但是總是因為某些原因不具有通用性。一方面因為有些系統(tǒng)不是開源的，我們無從加以利用；另一方面有些系統(tǒng)雖然開源，但是并不符合我們的自身需求，系統(tǒng)所針對的人群是有限制的，不滿足當(dāng)前教學(xué)需求。為此，需要為特定的教學(xué)環(huán)境研究和設(shè)計一套合適的系統(tǒng)，以便提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，并及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進而幫助教師改善教學(xué)過程，提高整個課程的教學(xué)質(zhì)量。

2 系統(tǒng)分析

程序評測系統(tǒng)的設(shè)計是有一定的目標(biāo)群體作為基礎(chǔ)，所設(shè)置的題目也是針對這些群體的特定需求所設(shè)定的。此次教學(xué)模式改革和系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)所針對的使用人群是中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生，學(xué)習(xí)的算法規(guī)模較小，學(xué)習(xí)的理論知識比較淺顯，程序比較簡單。因此每個題目都僅僅考察一個知識點，包括編程題，編程題的絕大部分代碼系統(tǒng)都會提供，僅僅需要學(xué)生寫很少的代碼，讓學(xué)生稍微一想就能成功，這樣才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣與主動性。

對于系統(tǒng)的要求是方便攜帶，教師很方便地推送測試題目，學(xué)生通過簡單操作就能正常運行題目，通過動態(tài)測試判定正確與否。因此，我們對于每個題目只需要判定對與錯就可以，因為測試題目本身就沒有太多的步驟。

3 框架設(shè)計與系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)以上分析，我們對系統(tǒng)進行如下設(shè)計。

結(jié)合《C 語言程序設(shè)計》教學(xué)大綱，為每個知識點制定相應(yīng)配套的選擇題和編程題，適合中職生的題目，形成題庫，保存在數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)采用ACCESS 數(shù)據(jù)庫，ACCESS 數(shù)據(jù)庫小巧、方便，便于攜帶，但是對于并發(fā)訪問的控制不理想，那么該系統(tǒng)如何提高ACCESS 數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問數(shù)量呢。

系統(tǒng)采用了簡單而有效的方法：對數(shù)據(jù)庫文件的讀寫訪問分開，讀寫互不影響；所有的讀進程使用互斥，將讀進程線性化，所有的寫進程使用互斥，將所有的寫進程線性化，這樣同時訪問該數(shù)據(jù)庫文件的進程最多只有兩個，這樣就不會因為并發(fā)訪問量大而報錯，通常情況10 多個并發(fā)訪問，Access 數(shù)據(jù)庫就可能報錯，經(jīng)過這樣處理后，同時幾百個客戶端訪問都不成問題。

服務(wù)器與客戶端使用datasnap 三層架構(gòu)，當(dāng)客戶端連接服務(wù)器時，服務(wù)器會創(chuàng)建一個新的線程，該線程中對數(shù)據(jù)庫文件進行打開和查詢。多個客戶端連接服務(wù)器時，服務(wù)器就會創(chuàng)建多個線程，那么這些線程都會對數(shù)據(jù)庫文件進行打開和查詢，并且在服務(wù)器內(nèi)存中保存了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。除了采用上面互斥的方法外，當(dāng)線程讀取數(shù)據(jù)后，客戶端要關(guān)閉自己的鏈接，這樣會引起服務(wù)器將相應(yīng)的線程關(guān)閉，包括關(guān)閉數(shù)據(jù)庫文件，釋放服務(wù)器內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，這樣能保證服務(wù)器內(nèi)存夠用，數(shù)據(jù)庫文件不會因為并發(fā)而報錯。

將題目的自動化評測放在學(xué)生機上運行。當(dāng)客戶端得到題目的同時，也得到了測試題目的字符串，客戶端自身使用測試字符串測試學(xué)生編寫的程序，將測試結(jié)果提交服務(wù)器。服務(wù)器與客戶端對應(yīng)的線程將測試結(jié)果，使用消息發(fā)給服務(wù)器主線程，服務(wù)器主線程負責(zé)寫數(shù)據(jù)庫文件。教師檢查學(xué)生的答題情況。

3.2 服務(wù)器實現(xiàn)

（1）當(dāng)客戶端查詢數(shù)據(jù)時，服務(wù)器的線程fdquery2 查詢到數(shù)據(jù)題目，將數(shù)據(jù)傳遞給clientdataset1，隨后關(guān)閉線程與數(shù)據(jù)庫文件的連接，服務(wù)器通過DataSetProvider2 將clientdataset1 中的數(shù)據(jù)提供給客戶端。代碼如下：

（2）當(dāng)客戶端把學(xué)生作答情況提交給服務(wù)器時，服務(wù)器線程通過消息報告給服務(wù)器主線程，由主線程寫入數(shù)據(jù)庫文件，代碼如下：

（3）當(dāng)學(xué)生交卷時，服務(wù)器線程將信息做成消息發(fā)送給服務(wù)器主線程處理，將考生信息寫入消息里，使用SendMessage 發(fā)送消息，操作如下：

（4）服務(wù)器主線程接收到消息后，將學(xué)生作答情況寫入數(shù)據(jù)庫，由于是寫數(shù)據(jù)庫，所以要使用臨界區(qū)，保證寫數(shù)據(jù)庫這個操作的原子性，代碼如下：

在系統(tǒng)啟動時，進行臨界區(qū)的初始化，代碼如下：

3.3 客戶端實現(xiàn)

（1）客戶端下載下載試題，clientdataset2.Open 時下載數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)量比較大，則會出現(xiàn)假死的情況，卡在那里，特別是對于廣域網(wǎng)的時候，可能需要點時間，所以我們增加了線程的處理機制。把下載數(shù)據(jù)放到了線程里。并且通過myThread.Finished 來判斷數(shù)據(jù)是否下載完畢，期間可以更新界面。代碼如下：

（2）數(shù)據(jù)下載完畢后，通知服務(wù)器已經(jīng)下載完畢，服務(wù)器作相應(yīng)的標(biāo)記，而后客戶端通過SQLconnection1.Close 關(guān)閉整個鏈路，以便服務(wù)器釋放內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫、線程池等資源。代碼如下：

（3）客戶端提交學(xué)生作答，提交后，通過sqlconnection2.Close 關(guān)閉這條與服務(wù)器的鏈路，也就是說每次提交作答，客戶端都要先連接服務(wù)器，提交作答后再關(guān)閉鏈接，釋放資源，這個過程相對于我們審題做題的過程來說，用時很少。特別是對于使用了花生殼一類的軟件來說，我們局域網(wǎng)的服務(wù)器可以作為廣域網(wǎng)的服務(wù)器來使用，但是花生殼限制了鏈接數(shù)，該系統(tǒng)現(xiàn)在的設(shè)計正好滿足花生殼的這個限制，同一時刻只有少量的TCP 鏈路存在，其他鏈路都及時關(guān)閉了。相關(guān)代碼如下：

（4）對于選擇題和填空題，客戶端直接將學(xué)生作答信息發(fā)送給服務(wù)器；而對于編程題，該系統(tǒng)在客戶端進行分析。服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中事先準(zhǔn)備好以下材料：編程題題目，測試用字符串，測試用結(jié)果?？蛻舳私邮盏骄幊填}目的同時，也得到了測試用字符串。舉例說明，以下編程題目要求實現(xiàn)功能：通過鍵盤輸入n、m，統(tǒng)計n 到m 的累加和，m 和n 計算在內(nèi)，sum 用于輸出累加和。

編制題目時，在題目中設(shè)置標(biāo)志，如上程序所示的注釋部分，只能在標(biāo)志范圍內(nèi)編寫學(xué)生自己的程序，其他地方不可以編輯，客戶端會對各部分做校驗。學(xué)生嘗試編寫程序完成既定功能，當(dāng)學(xué)生點擊提交的時候，客戶端利用命令行argc 和argv 將測試用字符串輸入到程序中，對學(xué)生作答的程序進行測試運行，并將產(chǎn)生的運行結(jié)果作為作答提交給服務(wù)器，服務(wù)器進行判斷。

4 測試

由于本方案是特定的服務(wù)器，使用了用戶自定義的用戶網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此業(yè)界通用的一些測試程序不能很好的完成測試。鑒于此，筆者自己設(shè)計了測試方案。模擬多用戶鏈接服務(wù)器，進而模擬大量用戶連接服務(wù)器，服務(wù)器都能穩(wěn)定的運行，并且符合項目各項要求。