java实现代码在线编译器-从零开发(一)简单本地编译+运行测试

零开始怎样上手获取所需知识

一直想为大创项目添加在线编程功能，但是时间原因一直未能践行。尽管如今在线编译运行功能已经不再稀奇，但貌似未能找到相关教程，只好自己花时间进行研究尝试。注:在线判题类似，暂时只做在线编译运行。
程序运行无非就是两个步骤：编译+运行(不是指那种解释型语言你懂的)，像html、js能直接在浏览器运行的，无需后端编译环境。本例以Java为例编译(javac)+运行(java)

思路：搜索(项目所用为Java)如何运行系统命令，很容易找到Runtime，通过Runtime.getRuntime() 可以返回与当前 Java 应用程序相关的运行时对象。接着去搜索会发现它的exec()可以调用外部命令

关于exec()返回结果类型：Process，它有几个方法：

1.destroy()：杀掉子进程
2.exitValue()：返回子进程的出口值，值 0 表示正常终止
3.getErrorStream()：获取子进程的错误流
4.getInputStream()：获取子进程的输入流
5.getOutputStream()：获取子进程的输出流
6.waitFor()：导致当前线程等待，如有必要，一直要等到由该 Process 对象表示的进程已经终止。如果已终止该子进程，此方法立即返回。如果没有终止该子进程，调用的线程将被阻塞，直到退出子进程，根据惯例，0 表示正常终止

大体思路有了，只需要定义好编译命令+运行命令扔到Runtime.getRuntime().exec()就能简单地实现程序的编译运行了。

第一个Demo

当然是来一个经典的Hello Word!了(先不管输入数据，只考虑输出流和错误流)。先封装一个工具类，方便之后反复调用，以及一个响应结果类Answer

工具类

/*** @Author deng* @Date 2022/3/1 0:52*/
import bean.Answer;
import java.io.*;public class ExecUtil {//1.通过Runtime类得到实例，执行exec方法//2.希望获取到标准输出，并写入到指定的文件中//3.获取到标准的错误，并写入到指定文件中//4.等待子进程结束，拿到状态码，并返回。//防止不小心实例化工具类private ExecUtil(){}public static Answer run(String cmd,Boolean stdoutB,Boolean stderrB){//System.out.println(cmd);Answer answer=new Answer();try {//1.通过Runtime类得到实例，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String line="",re="",stdout="";if(stdoutB){//windows上指定GBK中文才能正常显示，Linux还没试明先不管//也会自动阻塞BufferedReader stdoutFrom=new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream(), "GBK"));while((line=stdoutFrom.readLine())!=null)stdout+=line+"\n";stdoutFrom.close();;}if(stderrB){BufferedReader stdoutFrom=new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream(), "GBK"));while((line=stdoutFrom.readLine())!=null) {re+=line+"\n";}stdoutFrom.close();}//exec 执行过程是异步的,waitfor会阻塞主进程，直到子进程完毕int exitCode=process.waitFor();answer.setError(exitCode);answer.setStderr(re);answer.setStdout(stdout);return answer;}catch (IOException |InterruptedException e){e.printStackTrace();}answer.setError(2);return answer;}
}

响应结果实体类

package bean;
public class Answer {//错误码如果error为0表示运行ok，1为编译错误，2为命令运行出错…………很多很多状态private int error;//出错的提示信息-运行成功-编译错误-运行时错误。private String reason;public static String Success="运行成功";public static String Error="编译错误";public static String RuntimeError="运行时错误";//运行程序得到的标准输出private String stdout;//运行程序得到的标准错误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;}
}

主程序

import bean.Answer;
import java.io.*;
public class Test {public static void main(String[] args) throws IOException {String DIR="d:/javaTest/";String javaFile=DIR+"Main.java";String javaClass="Main";String compileCmd=String.format("javac -encoding utf8 %s -d %s",javaFile,DIR);String runningCmd=String.format("java -classpath %s %s", DIR, javaClass);String doc="public class Main {\n" +"    public static void main(String[] args) {\n" +"        System.out.println(\"hello world\");\n" +"    }\n" +"}";//将代码写入到定义路径下特定的java源文件中FileWriter writer=new FileWriter(javaFile);writer.write(doc);writer.close();//编译源文件为class文件Answer answer=ExecUtil.run(compileCmd,false,true);System.out.println(answer.getStderr());//若编译成功即可开始运行if(answer.getError()==0) {answer = ExecUtil.run(runningCmd, true, true);if(answer.getError()!=0)answer.setReason(Answer.Success);elseanswer.setReason(Answer.RuntimeError);System.out.println(answer.getStdout());}elseanswer.setReason(Answer.Error);}
}

运行代码可发现输出了Hello Word，证明demo运行成功！

下一步

第一个Demo已经完成，下一步就可以将其集成到Web项目环境中，编写网络接口了。之后还有许多问题待解决，如：

怎么在并发环境下编译运行(文件名随机，可行吗？)
还要控制线程数，防止OOM
程序运行超时(死循环)怎么处理
可能用户会提交危害系统的代码怎样隔离环境或者屏蔽处理……
编译环境，服务器一个一个装？

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