李雪連

（河北省滄州中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，河北 滄州 061000）

提供一個(gè)功能強(qiáng)大的基礎(chǔ)編程平臺(tái)對(duì)于學(xué)生信息素養(yǎng)養(yǎng)成的意義重大，而從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，java語(yǔ)言充分吸收了C++語(yǔ)言的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，具有功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，支持學(xué)生以更便捷的方式完成復(fù)雜編程，具有技術(shù)先進(jìn)性。因此，在基礎(chǔ)編程平臺(tái)設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)一步發(fā)揮java 語(yǔ)言的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這也是本文研究的主要目的。

1 基礎(chǔ)編程平臺(tái)的需求分析與功能設(shè)計(jì)

1.1 總體分析與設(shè)計(jì)

本次研究的目的是利用java 語(yǔ)言技術(shù)，在編程教學(xué)與測(cè)試的基礎(chǔ)上構(gòu)建基礎(chǔ)編程平臺(tái)，用以滿足不同條件下的編程管理與遠(yuǎn)程監(jiān)控等。該編程平臺(tái)的核心功能解釋如表1 所示。

表1 基礎(chǔ)編程平臺(tái)的功能解釋

1.2 在線代碼編輯器的設(shè)計(jì)

在線代碼編輯器是政工基礎(chǔ)編程平臺(tái)的核心功能模塊，該模塊可根據(jù)用戶不同職能設(shè)定提供權(quán)限。其中當(dāng)用戶的權(quán)限為“教師”時(shí)，編輯器可提供關(guān)于教師編程的所有權(quán)限，包括實(shí)驗(yàn)錄入信息、在線編輯等。例如教師可以在編程平臺(tái)上添加已經(jīng)編寫結(jié)束的代碼文件，或者對(duì)已經(jīng)上傳的文件做修改等；也可以選擇添加不同的代碼文件，將片段分文件夾存儲(chǔ)等[1]。而當(dāng)用戶的權(quán)限為“學(xué)生”時(shí)，編輯器可以提供與權(quán)限匹配的功能，如圖實(shí)驗(yàn)代碼編輯等、恢復(fù)初始代碼等。同時(shí)本次研究中為解決常規(guī)OJ 系統(tǒng)中難以充分采集學(xué)生編程過(guò)程數(shù)據(jù)的問(wèn)題，選擇將在線代碼器作為用戶輸入編碼的重要功能入口，通過(guò)在入口上采集用戶的行為信息，可以抓取用戶編程時(shí)的關(guān)鍵行為數(shù)據(jù)，如編程期間有無(wú)錯(cuò)誤操作或者堆棧信息等，在每次編程操作結(jié)束后都可提供錯(cuò)誤信息統(tǒng)計(jì)情況。本次最終設(shè)計(jì)的在線代碼編輯器結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 在線代碼編輯器的結(jié)構(gòu)圖

1.3 管理（教師）端平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

在基礎(chǔ)編程平臺(tái)管理端設(shè)計(jì)中可以提供管理操作與平臺(tái)設(shè)置等功能，主要內(nèi)容包括：

（1）課程列表管理模塊中可以展示基礎(chǔ)編程設(shè)計(jì)中所涉及的課程首頁(yè)，教師或者管理員可以查閱編程操作數(shù)據(jù)，也可以選擇添加新的課程以及編程任務(wù)。（2）在實(shí)驗(yàn)庫(kù)管理模塊設(shè)計(jì)中，教師或管理員可以查看自己創(chuàng)建的在線編程任務(wù)以及其他成員創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)信息資料，形成實(shí)驗(yàn)庫(kù)詳情頁(yè)并對(duì)實(shí)驗(yàn)庫(kù)的實(shí)驗(yàn)做遠(yuǎn)程編輯。（3）登錄鑒權(quán)模塊設(shè)計(jì)中可使用微信賬號(hào)或者其他賬號(hào)做二維碼掃描，登錄成功后即可直接跳轉(zhuǎn)至課程首頁(yè)，并在網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求上添加唯一的token 標(biāo)識(shí)[2]。

1.4 用戶（學(xué)生）端設(shè)計(jì)方案

用戶端設(shè)計(jì)中，考慮到基礎(chǔ)編程平臺(tái)的用戶多為學(xué)生，因此功能設(shè)計(jì)中可以根據(jù)學(xué)生的操作需求進(jìn)行設(shè)定。例如在點(diǎn)選“實(shí)驗(yàn)”選項(xiàng)后，系統(tǒng)可自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)的在線編程頁(yè)面，該頁(yè)面可以為學(xué)生等用戶提供實(shí)驗(yàn)編輯操作區(qū)域。整個(gè)用戶端操作區(qū)域頁(yè)面分為左右兩個(gè)分區(qū)，其中右側(cè)區(qū)域?yàn)樵诰€編程區(qū)域，可以提供在線編程的各項(xiàng)基礎(chǔ)操作；而左側(cè)則可以提供實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或者參考答案等。用戶也可以選擇在編輯區(qū)內(nèi)恢復(fù)初始代碼、設(shè)置編輯區(qū)字體等。

2 基于java 語(yǔ)言的基礎(chǔ)編程平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

2.1 平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

本次基于java 語(yǔ)言的基礎(chǔ)編程平臺(tái)主要是面向Web 瀏覽器使用的，其中瀏覽器端可以提供用戶交互操作、數(shù)據(jù)展示等功能；而在服務(wù)器端，則可以提供接口調(diào)用、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理等功能。其核心代碼編輯器為核心可面向不同用戶提供操作平臺(tái)，該系統(tǒng)運(yùn)用java語(yǔ)言前端開發(fā)技術(shù)，其組件化框架模式為React，該結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢(shì)是可為教師、學(xué)生等用戶提供復(fù)用組件，保證業(yè)務(wù)邏輯得以實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)利用NginX 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)靜態(tài)資源分發(fā)，該服務(wù)器也可通過(guò)自身業(yè)務(wù)邏輯方案提供關(guān)于數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)、登錄鑒權(quán)等設(shè)定[3]。同時(shí)上述結(jié)構(gòu)支持中間件功能拓展要求，上述方法可增強(qiáng)基礎(chǔ)編程平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯拓展范圍。

最后，本次基礎(chǔ)編程平臺(tái)設(shè)計(jì)中選用了具有穩(wěn)定功能的MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，大型文件采用了阿里云的OSS對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)模式。并且為提升平臺(tái)穩(wěn)定性，在本次設(shè)計(jì)中通過(guò)Docker 技術(shù)創(chuàng)建了在線編譯運(yùn)行環(huán)節(jié)，其目的是順利分割不同用戶提交的代碼數(shù)據(jù)，并將用戶運(yùn)行代碼進(jìn)行反饋后，方便及時(shí)調(diào)整。

2.2 編碼器的封裝與初始化

由于Code 編輯器本身不支持React 常用組件化引入的方式，而需要引入腳本的方法解決問(wèn)題，同時(shí)考慮到Code 編輯器的使用量大，若單純采用全局引入腳本的方法會(huì)顯著增加代碼維護(hù)難度，造成不必要的程序錯(cuò)誤。為解決上述問(wèn)題，在本次編程平臺(tái)設(shè)計(jì)中決定采用編輯器封裝方法實(shí)現(xiàn)編輯器初始化。

首先應(yīng)創(chuàng)建React 組件，在編輯器區(qū)域內(nèi)返回一個(gè)“textarea”區(qū)域，將組件中的“rf”屬性可將DOM元素掛載到“textarea”區(qū)域上即可。在生成Code 實(shí)例后采用事件處理映射方法將事件處理函數(shù)直接映射到實(shí)例上。最后按照外部傳入編輯器的內(nèi)容、高度等設(shè)置編輯器代碼以及初始化內(nèi)容，上述過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)Code 編碼器的組件化封裝[4]。

最后在引入組件時(shí)應(yīng)先確定組件所需要的屬性選項(xiàng)而不需要專門設(shè)置COM 操作內(nèi)容。并且參照React更新機(jī)制，在頁(yè)面加載中應(yīng)先形成Code 實(shí)例，再根據(jù)上級(jí)組件傳入屬性調(diào)整編輯器內(nèi)容，其目的是減少因?yàn)榉磸?fù)創(chuàng)建過(guò)程而引發(fā)的消耗。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 系統(tǒng)測(cè)試方案與環(huán)境

在系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)后，應(yīng)在規(guī)定條件下評(píng)估編程平臺(tái)內(nèi)容，判斷其功能是否滿足設(shè)計(jì)需求，最終平穩(wěn)地投入使用。所以可先將系統(tǒng)代碼部署在阿里云端服務(wù)器上，通過(guò)不同配置方案以及軟硬件支持方法，可將系統(tǒng)域名映射至可訪問(wèn)的IP 上，啟動(dòng)服務(wù)器后使系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)外使用[5]。本次實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境如表2 所示。

表2 系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境

3.2 功能測(cè)試與測(cè)試結(jié)果

3.2.1 在線代碼編輯器功能測(cè)試

本次項(xiàng)目中測(cè)試的內(nèi)容較多，主要測(cè)試內(nèi)容包括：

（1）檢測(cè)編輯器初始化情況，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容是判斷編程平臺(tái)是否可以實(shí)現(xiàn)編輯器參數(shù)設(shè)置初始化，或者平臺(tái)是否可以限制編輯器的主題。測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（2）檢查代碼文件加載情況，測(cè)試中檢查系統(tǒng)是否可實(shí)現(xiàn)代碼文件的正常鏈接以及下載代碼文件、在編輯器上顯示代碼文件情況等。測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（3）實(shí)驗(yàn)文件與主文件檢測(cè)情況評(píng)估中，測(cè)試內(nèi)容是評(píng)估編程平臺(tái)是否可以指定實(shí)驗(yàn)文件，即是否可以用于本次實(shí)驗(yàn)的文件；同時(shí)測(cè)試中通過(guò)指定一個(gè)實(shí)驗(yàn)主文件后，評(píng)估該文件是否可以用于運(yùn)行與編譯等。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（4）檢查代碼高亮情況，包括對(duì)應(yīng)文件類型中正確高亮代碼的變量名詞、函數(shù)以及關(guān)鍵詞等，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（5）不可編輯區(qū)域設(shè)置，通過(guò)在管理（教師）端做設(shè)置鎖定指令后，學(xué)生端無(wú)法對(duì)編程平臺(tái)做編輯，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。

3.2.2 管理（教師）端功能測(cè)試

本環(huán)節(jié)測(cè)試的內(nèi)容包括用戶操作交互以及頁(yè)面展示情況，主要測(cè)試內(nèi)容包括：

（1）創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)庫(kù)。測(cè)試項(xiàng)目為該平臺(tái)是否可以順利創(chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)庫(kù)，其測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（2）實(shí)驗(yàn)庫(kù)列表頁(yè)顯示情況檢測(cè)中，判斷是否可以正常顯示實(shí)驗(yàn)庫(kù)列表情況，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（3）編輯課程信息檢測(cè)中，評(píng)估編程平臺(tái)是否支持課程名稱、封面、課堂教學(xué)資料編輯等工作，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（4）鎖定課程檢測(cè)中，判斷教師在將課程鎖定之后，學(xué)生報(bào)名時(shí)顯示為鎖定狀態(tài)并無(wú)法加入，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。

3.2.3 用戶（學(xué)生）端功能測(cè)試

本環(huán)節(jié)測(cè)試的內(nèi)容包括用戶交互、頁(yè)面顯示等，具體如下：

（1）檢查平臺(tái)是否可以顯示用戶的個(gè)人信息情況，即系統(tǒng)可正常顯示學(xué)生個(gè)人資料，測(cè)試結(jié)果顯示通過(guò)。（2）實(shí)驗(yàn)篩選測(cè)試中，測(cè)試內(nèi)容要評(píng)估學(xué)生點(diǎn)擊不同課程名稱后，可按照名稱篩選課程；也可以在輸入框中搜索關(guān)鍵詞，按照關(guān)鍵詞篩選顯示課程。上述內(nèi)容的測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。（3）在線運(yùn)行與提交測(cè)試中，測(cè)試內(nèi)容主要是檢查編輯代碼在線運(yùn)行和提交正常，測(cè)試結(jié)果顯示為通過(guò)。

3.2.4 服務(wù)器請(qǐng)求響應(yīng)測(cè)試

本次實(shí)驗(yàn)中連續(xù)對(duì)基礎(chǔ)編程平臺(tái)做連續(xù)3000 次的請(qǐng)求，整個(gè)系統(tǒng)的請(qǐng)求處理時(shí)長(zhǎng)約為2.873～4.012，請(qǐng)求成功率為98.07%（2942/3000），整體性能良好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于java 語(yǔ)言開發(fā)的基礎(chǔ)編程平臺(tái)在技術(shù)上具有可行性，根據(jù)本文的測(cè)試結(jié)果顯示該系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定性良好，不同方向的結(jié)果顯示該系統(tǒng)通過(guò)率高，具有技術(shù)先進(jìn)性，值得做進(jìn)一步推廣。