코딩 테스트 채점 서버 만들기

fasongsong·2024년 6월 27일

실습

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📌 프로젝트 구조

- src
  - main
    - java
      - com
        - example
          - judge
            - JudgeApplication.java
            - controller
              - JudgeController.java
            - service
              - JudgeService.java
            - model
              - Submission.java
            - util
              - CodeExecutor.java
    - resources/static
      - input.txt
      - output.txt

📌 조건

입력 형태

{ user : "파송송", answer : "some awesome code" }

사용자의 데이터는 Request Body에 담겨 있으며, JSON 형식이다.

answer => Soultion.java 형태로 저장
정답 여부 판별과 채점 모듈 구현
시간을 초과한 경우에는 작업을 중단
상황에 맞는 상태 코드 리턴 (컴파일 에러 등..)
정답 데이터를 제출하고 원하는 리턴이 나오는지 검증

📌 구현 코드

[CodingtestGradeApplication]

package com.example.judge;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class CodingtestGradeApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CodingtestGradeApplication.class, args);
	}

}

[JudgeController]

package com.example.judge.controller;

import java.io.IOException;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import com.example.judge.model.Submission;
import com.example.judge.service.JudgeService;

@RestController
public class JudgeController {
	
	@Autowired
	private JudgeService judgeService;
	
	
	@PostMapping("/submit")
	public ResponseEntity<?> submitCode(@RequestBody Submission submission) throws IOException{
		System.out.println(submission.getAnswer());
		String result = judgeService.judge(submission);
		return ResponseEntity.ok(result);
	}
	
}

[Submission]

package com.example.judge.model;

public class Submission {

	private String user;
	private String answer;

	// getters and setters
	public String getUser() {
		return user;
	}

	public void setUser(String user) {
		this.user = user;
	}

	public String getAnswer() {
		return answer;
	}

	public void setAnswer(String answer) {
		this.answer = answer;
	}

}

[JudgeService]

package com.example.judge.service;

import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

import org.springframework.stereotype.Service;

import com.example.judge.model.Submission;
import com.example.judge.util.CodeExecutor;

@Service
public class JudgeService {
	
	public String judge(Submission submission) throws IOException {
		String code = submission.getAnswer();
		File file = new File("Solution.java");
		String expectedOutputPath = "src/main/resources/static/output.txt";
		
		try(FileWriter writer = new FileWriter(file)){
			writer.write(code);
		}catch(IOException e ) {
			e.printStackTrace();
			return "파일 쓰기 오류";
		}
		
		String result = CodeExecutor.compileAndRun(file);
		
		// 예상 출력과 실제 출력을 비교
        String expectedOutput = new String(java.nio.file.Files.readAllBytes(java.nio.file.Paths.get(expectedOutputPath))).trim();
        if (result.equals(expectedOutput)) {
            return "정답입니다.";
        } else {
            return "틀렸습니다. 예상 출력: " + expectedOutput + " 실제 출력: " + result;
        }
		
	}
	
}

[CodeExecutor 채점 클래스]

package com.example.judge.util;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.util.concurrent.*;

public class CodeExecutor {

	public static String compileAndRun(File file) {
		try {
			// 외부 프로세스 실행
			// - Runtime.getRuntime().exec(command) 메서드는 주어진 명령어 command를 실행시키기 위한 외부 프로세스를
			// 생성.
			// command는 실행하려는 외부 프로그램의 명령어와 옵션을 포함한 문자열. 예를 들어, "javac Solution.java"와 같이 자바
			// 컴파일러를 실행하는 명령어.
			// - 여기서는 javac 명령어를 실행시키기 위해 사용.
			// - file.getName()은 file 객체에서 파일의 이름을 가져오는 메서드.
			// - 따라서 위 코드에서는 Solution.java 파일을 컴파일하는 명령어가 실행.
			Process compileProcess = Runtime.getRuntime().exec("javac " + file.getName());
			String inputPath = "src/main/resources/static/input.txt";
			// 외부 프로세스가 종료될 때까지 현재 스레드를 차단하고 기다린다
			compileProcess.waitFor();

			// compileProcess.exitValue() 메서드는 외부 프로세스의 종료 코드(exit code)를 반환
			// 일반적으로 0은 성공을 나타내고, 그 외의 값은 실패를 나타냄
			if (compileProcess.exitValue() != 0) {
				return "컴파일 오류";
			}

			// 비동기 실행
			Callable<String> task = () -> {
				try {
					Process runProcess = Runtime.getRuntime().exec("java " + file.getName().replace(".java", ""));
					// input.txt의 내용을 실행 프로세스에 전달
					BufferedWriter stdInput = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(runProcess.getOutputStream()));
					BufferedReader inputFile = new BufferedReader(new FileReader(inputPath));
					String inputLine;
					while ((inputLine = inputFile.readLine()) != null) {
						stdInput.write(inputLine);
						stdInput.newLine();
					}
					stdInput.close();

					BufferedReader stdOutput = new BufferedReader(new InputStreamReader(runProcess.getInputStream()));
					BufferedReader stdError = new BufferedReader(new InputStreamReader(runProcess.getErrorStream()));
					String s;
					StringBuilder output = new StringBuilder();
					while ((s = stdOutput.readLine()) != null) {
						output.append(s).append("\n");
					}
					while ((s = stdError.readLine()) != null) {
						output.append(s).append("\n");
					}

					runProcess.waitFor();
					if (runProcess.exitValue() != 0) {
						return "런타임 오류: " + output.toString();
					}

					return output.toString().trim();

				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
					return "예외 발생: " + e.getMessage();
				}
			};

			// Executors 클래스를 사용하여 ExecutorService 인스턴스 생성
			ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
			Future<String> future = executor.submit(task);
			String result;
			try {
				result = future.get(5, TimeUnit.SECONDS); // 5초로 제한 시간 설정
			} catch (TimeoutException e) {
				future.cancel(true);
				result = "시간 초과";
			} finally {
				executor.shutdown();
			}

			return result;
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			return "예외 발생: " + e.getMessage();
		}
	}
}

📌 Postman test

테스트를 위해 단순한 answer를 넣었다

[정답인 경우]

[오답인 경우]

📌 추가할 사항

격리된 컨테이너로 도커 활용
보안적인 측면에서 실행되면 안되는 코드 생각
무한 루프를 도는 경우 투입한 자원을 어떻게 회수할 것인지 고민
동시에 많은 유저들이 채점을 신청할 경우 처리할 수 있는 구조를 고민
API 서버에서 Thread를 직접 실행하는 방법보다 별도의 채점 모듈을 만들어서 API 서버에서는 그 모듈을 호출하고, 모듈에서 Thread를 만들어 실행한 뒤 제한 시간을 초과하면 모듈에서 Thread를 중단하는 방식으로 구현