本發(fā)明涉及一種代碼運(yùn)行系統(tǒng)及其方法，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

在一個(gè)應(yīng)用里面，接收外部代碼片段，進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯和運(yùn)行，返回運(yùn)行結(jié)果。此技術(shù)主要用于編程技術(shù)的在線教學(xué)、作業(yè)、測(cè)評(píng)、考試、模擬回放等技術(shù)領(lǐng)域。

一般而言，所有在線編程的產(chǎn)品都需要一個(gè)運(yùn)行引擎的支持，同類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是能編譯運(yùn)行外部代碼，一次性返回所有結(jié)果。但是，同類(lèi)產(chǎn)品無(wú)法解決以下問(wèn)題：

1）外部代碼存在時(shí)間延遲，需要多次返回；2）外部代碼存在輸入輸出，如先提示，等待用戶(hù)輸入，再輸出；3）外部代碼里有多線程，持續(xù)不斷的輸出；4）外部代碼有死循環(huán)，在死循環(huán)里不斷輸出，需要能持續(xù)輸出，超時(shí)自動(dòng)停止。

以上這些問(wèn)題，在編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)中都是很重要的內(nèi)容，如果解決不了，則教學(xué)就不能達(dá)到很好的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)及其方法，支持所有的編程語(yǔ)言，支持對(duì)外部代碼的各種管理流程，為外部代碼里面的演示輸出、輸入輸出、多線程、死循環(huán)等內(nèi)容運(yùn)行上的技術(shù)難點(diǎn)提供解決方案。

為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)，包括：

主應(yīng)用，并設(shè)定主應(yīng)用為調(diào)用者，其中，主應(yīng)用指接收用戶(hù)輸入的代碼及輸入信息的應(yīng)用，調(diào)用代碼運(yùn)行引擎并返回輸出信息給用戶(hù)；

運(yùn)行主線程：負(fù)責(zé)獨(dú)立編譯運(yùn)行一段代碼，由于每段代碼都在一個(gè)運(yùn)行主線程里面運(yùn)行，多用戶(hù)可以互不影響；

超時(shí)控制線程：負(fù)責(zé)監(jiān)控某段代碼的運(yùn)行是否超時(shí)，如果超時(shí)則停止運(yùn)行并調(diào)用超時(shí)事件。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)行主線程包括：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分組成，其中：Runtime的exec方法調(diào)用命令行編譯和運(yùn)行指令，自動(dòng)生成一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程，執(zhí)行代碼的編譯運(yùn)行；輸入接口負(fù)責(zé)接收主應(yīng)用上用戶(hù)的輸入信息，發(fā)送給運(yùn)行進(jìn)程的輸入流，由運(yùn)行進(jìn)程接收處理；輸出接口負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)運(yùn)行進(jìn)程的輸出流，當(dāng)由輸出信息產(chǎn)生時(shí)，讀取信息，發(fā)送給主應(yīng)用進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分都以獨(dú)立線程的方式存在，互不干擾。

本發(fā)明的另一方面，提供一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的方法，包括如下步驟：

S1：設(shè)定某一主應(yīng)用為調(diào)用者，其中，主應(yīng)用指接收用戶(hù)輸入的代碼及輸入信息的應(yīng)用，調(diào)用代碼運(yùn)行引擎并返回輸出信息給用戶(hù)；

S2：運(yùn)行主應(yīng)用 ，啟動(dòng)運(yùn)行主線程，其中，運(yùn)行主線程為負(fù)責(zé)獨(dú)立編譯運(yùn)行一段代碼；

S3：?jiǎn)?dòng)超時(shí)控制線程，超時(shí)控制線程在啟動(dòng)運(yùn)行主線程開(kāi)始后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)對(duì)運(yùn)行主線程進(jìn)行檢查，判斷運(yùn)行主線程是否存活：

如果還存活則認(rèn)定為超時(shí)，結(jié)束運(yùn)行主線程并觸發(fā)超時(shí)處理事件；

如果運(yùn)行的代碼在三分鐘內(nèi)正常運(yùn)行結(jié)束，則運(yùn)行主線程乃至其中的運(yùn)行進(jìn)程＋輸入接口＋輸出接口都會(huì)被結(jié)束并自動(dòng)銷(xiāo)毀，之后超時(shí)線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程已正常結(jié)束；

如果運(yùn)行的代碼存在死循環(huán)，則超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)；

如果運(yùn)行的代碼有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)被阻塞等待用戶(hù)輸入，之后如果用戶(hù)一直沒(méi)有輸入，則超時(shí)控制程序也會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)；

如果阻塞等待輸入后，用戶(hù)有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行直至結(jié)束，之后超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定為正常結(jié)束。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)行主線程包括：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分組成，其中：Runtime的exec方法調(diào)用命令行編譯和運(yùn)行指令，自動(dòng)生成一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程，執(zhí)行代碼的編譯運(yùn)行；輸入接口負(fù)責(zé)接收主應(yīng)用上用戶(hù)的輸入信息，發(fā)送給運(yùn)行進(jìn)程的輸入流，由運(yùn)行進(jìn)程接收處理；輸出接口負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)運(yùn)行進(jìn)程的輸出流，當(dāng)由輸出信息產(chǎn)生時(shí)，讀取信息，發(fā)送給主應(yīng)用進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分都以獨(dú)立線程的方式存在，互不干擾。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1.本動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)上是開(kāi)放的，能非常方便的擴(kuò)展更多的編程語(yǔ)言；

2. 系統(tǒng)對(duì)每份運(yùn)行的代碼都是線程隔離的，不同用戶(hù)之間互不影響，即使有代碼是死循環(huán)，也不會(huì)影響其它代碼運(yùn)行；

3.本產(chǎn)品在底層封裝了運(yùn)行的具體細(xì)節(jié)，以事件驅(qū)動(dòng)的方式提供接口給應(yīng)用層，性能非常高，適合用來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模在線教學(xué)應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中命令行調(diào)用的示意圖；

圖2、圖3為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解發(fā)明方案，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖，對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

實(shí)施例1：

如圖2、圖3所示，一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)，包括：

主應(yīng)用，設(shè)定主應(yīng)用為調(diào)用者，其中，主應(yīng)用指接收用戶(hù)輸入的代碼及輸入信息的應(yīng)用，調(diào)用代碼運(yùn)行引擎并返回輸出信息給用戶(hù)；

運(yùn)行主線程：負(fù)責(zé)獨(dú)立編譯運(yùn)行一段代碼，由于每段代碼都在一個(gè)運(yùn)行主線程里面運(yùn)行，多用戶(hù)可以互不影響；

運(yùn)行主線程包括：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分組成，其中：Runtime的exec方法調(diào)用命令行編譯和運(yùn)行指令，自動(dòng)生成一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程，執(zhí)行代碼的編譯運(yùn)行；輸入接口負(fù)責(zé)接收主應(yīng)用上用戶(hù)的輸入信息，發(fā)送給運(yùn)行進(jìn)程的輸入流，由運(yùn)行進(jìn)程接收處理；輸出接口負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)運(yùn)行進(jìn)程的輸出流，當(dāng)由輸出信息產(chǎn)生時(shí)，讀取信息，發(fā)送給主應(yīng)用進(jìn)行顯示；由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分都以獨(dú)立線程的方式存在，互不干擾。

超時(shí)控制線程：負(fù)責(zé)監(jiān)控某段代碼的運(yùn)行是否超時(shí)，如果超時(shí)則停止運(yùn)行并調(diào)用超時(shí)事件。

下述為對(duì)本發(fā)明動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明：

1、命令行調(diào)用：任何語(yǔ)言都存在編譯和運(yùn)行的命令行指令，例如：C/C++用gcc命令編譯，用文件名運(yùn)行；而java使用javac命令進(jìn)行編譯，用java命令進(jìn)行運(yùn)行。在JAVA應(yīng)用里面通過(guò)調(diào)用Runtime接口，即可調(diào)用外部命令行指令，通過(guò)封裝以上每種語(yǔ)言的命令行指令，即可實(shí)現(xiàn)基本的編譯和運(yùn)行功能，如圖1所示；

2、輸入輸出接口：當(dāng)調(diào)用Runtime.exec執(zhí)行外部指令時(shí)，jvm會(huì)啟動(dòng)一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程進(jìn)行調(diào)用，此時(shí)此進(jìn)程擁有自己的輸入輸出流，而主應(yīng)用的進(jìn)程需要接管運(yùn)行進(jìn)程的輸入輸出流，如圖2所示；

其中：

輸入接口和輸出接口都是以線程的方式存在，與主進(jìn)程（運(yùn)行進(jìn)程）獨(dú)立，互不干擾；

當(dāng)運(yùn)行進(jìn)程有產(chǎn)生輸出時(shí)（如代碼里的printf語(yǔ)句），輸出接口會(huì)讀取到運(yùn)行進(jìn)程的輸出流產(chǎn)生的輸出信息，發(fā)送給主應(yīng)用進(jìn)行顯示；

當(dāng)主應(yīng)用上用戶(hù)輸入時(shí)，通過(guò)輸入接口發(fā)送給運(yùn)行進(jìn)程，運(yùn)行進(jìn)程的輸入流接收到輸入信息，進(jìn)行處理。

通過(guò)以上獨(dú)立的輸入輸出接口的設(shè)計(jì)，引擎實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)場(chǎng)景：

（1）延遲輸出：不管什么時(shí)候產(chǎn)生輸出，輸出接口都能捕獲，發(fā)送給主應(yīng)用顯示。

（2）多線程輸出：多線程共享運(yùn)行進(jìn)程的輸出流，按照次序都會(huì)被輸出接口捕獲，依次發(fā)送給主應(yīng)用顯示。

（3）輸入：當(dāng)代碼需要等待輸入時(shí)，運(yùn)行進(jìn)程會(huì)被自動(dòng)阻塞，等待輸入接口的信息。當(dāng)接收到輸入信息時(shí)才會(huì)解除阻塞進(jìn)行處理。

（4）輸出輸入配合：如果代碼的邏輯是先提示用戶(hù)輸入，然后對(duì)用戶(hù)輸入進(jìn)行處理，則按照時(shí)間順序，主應(yīng)用會(huì)先接收輸出并顯示第一次輸出的提示信息，然后發(fā)送用戶(hù)的輸入給輸入接口，再接收到處理后的輸出信息并顯示。例如：

第一次輸出：“請(qǐng)輸入您的姓名：”

等待用戶(hù)輸入：“張三”

第二次輸出：“張三先生，歡迎您”。

3、超時(shí)處理

通常代碼執(zhí)行結(jié)束，運(yùn)行進(jìn)程也就自動(dòng)被銷(xiāo)毀，但有時(shí)代碼可能存在死循環(huán)或者輸入代碼但用戶(hù)不輸入的情況，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)一直結(jié)束不了，此時(shí)就需要設(shè)計(jì)一種超時(shí)處理機(jī)制，以釋放長(zhǎng)時(shí)間不結(jié)束的運(yùn)行進(jìn)程。

把以上調(diào)用邏輯給封裝進(jìn)一個(gè)獨(dú)立線程執(zhí)行，在此獨(dú)立線程之外通過(guò)一個(gè)超時(shí)控制線程來(lái)控制是否超時(shí)，如果超時(shí)就自動(dòng)停止運(yùn)行并銷(xiāo)毀有關(guān)資源，如圖3所示；

其中：

（1）當(dāng)主應(yīng)用啟動(dòng)運(yùn)行主線程之后，即刻啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)控制線程，超時(shí)控制線程會(huì)在啟動(dòng)固定時(shí)間（預(yù)先配置的時(shí)間，如3分鐘）之后對(duì)運(yùn)行主線程進(jìn)行檢查，判斷運(yùn)行主線程是否存活，如果還存活則認(rèn)定為超時(shí)，結(jié)束運(yùn)行主線程并觸發(fā)超時(shí)處理事件。

（2）如果運(yùn)行的代碼在三分鐘內(nèi)正常運(yùn)行結(jié)束，則運(yùn)行主線程乃至其中的運(yùn)行進(jìn)程＋輸入接口＋輸出接口都會(huì)被結(jié)束并自動(dòng)銷(xiāo)毀，之后超時(shí)線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程已正常結(jié)束。

（3）如果運(yùn)行的代碼存在死循環(huán)，則超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)。

（4）如果運(yùn)行的代碼有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)被阻塞等待用戶(hù)輸入，之后如果用戶(hù)一直沒(méi)有輸入，則超時(shí)控制程序也會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)。

（5）接上，如果阻塞等待輸入后，用戶(hù)有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行直至結(jié)束，之后超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定為正常結(jié)束。

實(shí)施例2：

一種動(dòng)態(tài)編譯運(yùn)行外部代碼的方法，如圖3所示，包括如下步驟：

S1：設(shè)定某一主應(yīng)用為調(diào)用者，其中，主應(yīng)用指接收用戶(hù)輸入的代碼及輸入信息的應(yīng)用，調(diào)用代碼運(yùn)行引擎并返回輸出信息給用戶(hù)；

S2：運(yùn)行主應(yīng)用 ，啟動(dòng)運(yùn)行主線程，其中，運(yùn)行主線程為負(fù)責(zé)獨(dú)立編譯運(yùn)行一段代碼；

所述運(yùn)行主線程包括：由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分組成，其中：Runtime的exec方法調(diào)用命令行編譯和運(yùn)行指令，自動(dòng)生成一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程，執(zhí)行代碼的編譯運(yùn)行；輸入接口負(fù)責(zé)接收主應(yīng)用上用戶(hù)的輸入信息，發(fā)送給運(yùn)行進(jìn)程的輸入流，由運(yùn)行進(jìn)程接收處理；輸出接口負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)運(yùn)行進(jìn)程的輸出流，當(dāng)由輸出信息產(chǎn)生時(shí)，讀取信息，發(fā)送給主應(yīng)用進(jìn)行顯示；由Runtime發(fā)起的運(yùn)行進(jìn)程、輸入接口、輸出接口三部分都以獨(dú)立線程的方式存在，互不干擾；

S3：?jiǎn)?dòng)超時(shí)控制線程，超時(shí)控制線程在啟動(dòng)運(yùn)行主線程開(kāi)始后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)對(duì)運(yùn)行主線程進(jìn)行檢查，判斷運(yùn)行主線程是否存活：

如果還存活則認(rèn)定為超時(shí)，結(jié)束運(yùn)行主線程并觸發(fā)超時(shí)處理事件；

如果運(yùn)行的代碼在三分鐘內(nèi)正常運(yùn)行結(jié)束，則運(yùn)行主線程乃至其中的運(yùn)行進(jìn)程＋輸入接口＋輸出接口都會(huì)被結(jié)束并自動(dòng)銷(xiāo)毀，之后超時(shí)線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程已正常結(jié)束；

如果運(yùn)行的代碼存在死循環(huán)，則超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)；

如果運(yùn)行的代碼有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)被阻塞等待用戶(hù)輸入，之后如果用戶(hù)一直沒(méi)有輸入，則超時(shí)控制程序也會(huì)認(rèn)定運(yùn)行主線程為超時(shí)；

如果阻塞等待輸入后，用戶(hù)有輸入，此時(shí)運(yùn)行進(jìn)程會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行直至結(jié)束，之后超時(shí)控制線程會(huì)認(rèn)定為正常結(jié)束。

將本發(fā)明應(yīng)用在線教學(xué)領(lǐng)域，可以獲得如下有益效果：

在編程語(yǔ)言的教學(xué)過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)代碼編寫(xiě)的演示、練習(xí)等過(guò)程放到云平臺(tái)中去，以便老師和學(xué)生能夠隨時(shí)動(dòng)手實(shí)踐，并看到運(yùn)行的結(jié)果，促進(jìn)教學(xué)效率；

在編程測(cè)評(píng)過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)不同的輸入數(shù)據(jù)，輸出對(duì)應(yīng)的結(jié)果，以便系統(tǒng)能進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分；

在引導(dǎo)式學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)提示用戶(hù)輸入，然后根據(jù)用戶(hù)的輸入輸出對(duì)應(yīng)結(jié)果，讓用戶(hù)對(duì)編程有更加直觀的認(rèn)知；

在在線編程教材中，能夠支持輸入輸出、多線程、延遲輸出、死循環(huán)等重要的內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容能有更加直觀的理解。