使用 JavaCompiler 和 ClassLoader 编译和运行用户代码

Question

我正在编写用于 Java 学习的网络应用程序。使用哪些用户可以在我的服务器上编译他们的代码 + 运行该代码。 使用 JavaCompiler 很容易编译：

    JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
    DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<JavaFileObject>();
    CompilationTask task = compiler.getTask(null, null, diagnostics, null, null, prepareFile(nazwa, content));

    task.call();

    List<String> returnErrors = new ArrayList<String>();
    String tmp = new String();
    for (Diagnostic diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {
        tmp = String.valueOf(diagnostic.getLineNumber());
        tmp += " msg: " + diagnostic.getMessage(null);
        returnErrors.add(tmp.replaceAll("\n", " "));
    }

我设法用代码加载类：

    JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
    StandardJavaFileManager manager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);

    try {
        URL[] urls = {new URL("file:///root/"), new URL("file://C:\\serv\\Apache Tomcat 6.0.20\\bin\\")};
        ClassLoader cl_old = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        ClassLoader cl_new = new URLClassLoader(urls, cl_old);
        Class compiledClass = cl_new.loadClass(CLASS_NAME);
        Method myMethod = compiledClass.getMethod(METHOD_NAME);
        Object tmp = myMethod.invoke(null);
    } catch (Exception ex) {
        Logger.getLogger(ITaskCompile.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
    }

我怎样才能保护我的应用免受死循环和邪恶学生的侵害；）

1. 有什么方法可以终身运行该代码？
2. 内存泄漏是否存在任何风险，我可以做些什么来解决这个问题。
3. 这是一个好的解决方案，还是您能提出更好的建议？

谢谢。 齐姆

Answer 1

我怎样才能保护我的应用免受死循环和邪恶学生的侵害；）

你不能在一个 JVM 中。坏学生特别难对付，因为聪明的学生会想办法颠覆你的控制机制。

1) 有什么方法可以终身运行该代码？

不，除非您在单独的 JVM 中运行它。

2) 内存泄漏是否存在风险，我能做些什么来解决这个问题。

是的，但您对此无能为力（除了单独的 JVM）。事实上，即使你可以杀死陷入循环等的学生程序，这也会是一个问题。应用程序可能有很多方法可以导致 Java 类库泄漏内存/资源......即使在应用程序之后本身已经完成并被 GC'ed。

3) 这是一个很好的解决方案，还是您能提出更好的建议？

在您使用 Process 和朋友从服务器启动的单独 JVM 中运行每个学生应用程序。您将需要编写主机操作系统特定的东西来设置执行时间限制，并杀死死锁的学生应用程序。此外，您还遇到了各种各样的问题，以确保您不会因为启动太多 JVM 而意外破坏主机性能。

更好的答案是为每个学生提供一台台式电脑或虚拟机，让他们做自己的事情。

Answer 2

有什么方法可以终身运行该代码？

创建一个监控子进程的进程，如果耗时过长则终止它。

内存泄漏是否有任何风险，我可以做些什么来解决这个问题。

在某种程度上，您应该能够通过控制分配多少内存来做到这一点（例如 Sun JVM 的 -Xmx 参数）。

这是一个好的解决方案，还是您能提出更好的建议？

我不确定是否已提出解决方案，但这里有一个想法。安装一个SecurityManager，它极大地限制了执行代码可以做的事情，例如访问文件系统、生成进程等。将其与监控超时、限制分配内存、在单独的用户帐户下运行应用程序的进程相结合，等等，我认为你可以有一些可行的东西。

您正在寻找的是可能的，但如果您仅限于 Java，则可能并非完全如此。

Answer 3

除了 Kaleb 的回答之外，请务必使用严格的堆限制（例如 -Xmx16M）运行目标 JVM。当然，您还需要限制运行的 JVM 数量。

Answer 4

我目前的解决方案是这样的：

运行代码：

@RequestMapping("/student/runITask.action")
public String student_runITask(@ModelAttribute(value = "program") ProgramToCompile program, ModelMap map) {
    //1. code compile
    ITaskCompile itcompile = new ITaskCompile();
    List<String> errorList = itcompile.compileTask(program.getClassname(), program.getProgram());
    Date tmp = new Date();
    this.setPathName(program.getClassname() + tmp.hashCode());
    //2. if compiled... 
    if (errorList.size() < 1) {
        try {
            String[] cmd = {"/bin/sh", "-c", "java -Xmx16M -Xms2M -cp /root/ " + program.getClassname() + "> " + getPathName() + ".data"};
            Runtime rt = Runtime.getRuntime();
            final Process proc = rt.exec(cmd);
            Thread.sleep(1000);
            proc.destroy();
            if (proc.exitValue() > 0) {
                try {
                    killJavaProcesses();
                    map.addAttribute("comment", "Endless LOOP!");
                } catch (Exception ex1) {
                    Logger.getLogger(CompileITaskControler.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex1);
                }
            } else {
                StringBuffer fileData = new StringBuffer(1000);
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("/root/" + getPathName() + ".data"));
                char[] buf = new char[1024];
                int numRead = 0;
                while ((numRead = reader.read(buf)) != -1) {
                    fileData.append(buf, 0, numRead);
                }
                reader.close();
                map.addAttribute("comment","Output: <br/><br/><br/><pre>"+fileData.toString()+"</pre>");
            }
        } catch (Exception ex) {
            try {
                killJavaProcesses();
                map.addAttribute("comment", "Endless LOOP!");
            } catch (Exception ex1) {
                Logger.getLogger(CompileITaskControler.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex1);
            }
        }
    } else {
        map.addAttribute("errorList", errorList);
        map.addAttribute("comment", "PROGRAM NIE ZOSTAŁ URUCHOMIONY");

    } //3. return 
    return DISPLAY_COMP_MSG;


}

killJavaProcesses() 看起来是这样的

public void killJavaProcesses() throws IOException, InterruptedException {
    String[] getProcessList = {"/bin/sh", "-c", "ps | grep java"};
    String[] killProcessByIdList = {"/bin/sh", "-c", "kill -9 "};
    Runtime rt = Runtime.getRuntime();
    Process proc = rt.exec(getProcessList);
    InputStream inputstream = proc.getInputStream();
    InputStreamReader inputstreamreader = new InputStreamReader(inputstream);
    BufferedReader bufferedreader = new BufferedReader(inputstreamreader);
    String line2;
    String kill = new String();
    while ((line2 = bufferedreader.readLine()) != null) {
        kill += line2 + "\n";
    }
    proc.destroy();
    String arraykill[] = kill.split("\n");
    String element2kill = "";
    String[] tmp;
    if (arraykill.length >= 1) {
        element2kill = arraykill[arraykill.length - 1].trim().split(" ")[0];
    }
    killProcessByIdList[2] += element2kill;
    Process proc2 = rt.exec(killProcessByIdList);
    proc2.waitFor();
}

我不能杀死不同的进程。使用 proc.destroy() 在 Ubuntu/Win XP 机器上不能正常工作。 现在我将尝试配置和使用SecurityManager。