模块化实践用Java+MySQL构建一个可扩展的在线考试系统-优快云博客

模块化设计思路

采用分层架构设计，将系统划分为表示层、业务逻辑层、数据访问层和数据库层。每个层通过明确定义的接口进行通信，确保模块间的松耦合。

核心模块划分

用户管理模块

实现角色权限控制（管理员、教师、学生）
使用JWT进行身份验证
密码加密存储（BCrypt）

// 用户实体类示例
@Entity
@Table(name = "users")
public class User {
    @Id @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String username;
    private String password; // 存储加密后的密码
    @Enumerated(EnumType.STRING)
    private UserRole role;
    // getters/setters
}

考试管理模块

试题CRUD操作（单选/多选/主观题）
试卷组卷策略（随机/固定）
考试时间控制

-- MySQL表结构示例
CREATE TABLE `exams` (
  `id` BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  `title` VARCHAR(100) NOT NULL,
  `description` TEXT,
  `time_limit` INT COMMENT '分钟',
  `start_time` DATETIME,
  `end_time` DATETIME
);

答题模块

实时保存答题进度
倒计时功能
防作弊检测（切屏监控）

// 答题服务接口
public interface AnswerService {
    Answer submitAnswer(Long userId, Long questionId, String content);
    List<Answer> getAnswersByExam(Long userId, Long examId);
}

数据库设计原则

采用关系型数据库设计范式：

主外键关系明确
适当使用索引（如exam_id, user_id）
事务处理关键操作

-- 成绩表设计示例
CREATE TABLE `exam_results` (
  `id` BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  `user_id` BIGINT NOT NULL,
  `exam_id` BIGINT NOT NULL,
  `score` DECIMAL(5,2),
  `submit_time` DATETIME,
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id),
  FOREIGN KEY (exam_id) REFERENCES exams(id)
);

扩展性实现方案

插件式架构

定义评分策略接口
不同题型实现不同评分逻辑

public interface GradingStrategy {
    BigDecimal calculateScore(Question question, Answer answer);
}

@Service
@Qualifier("multipleChoiceGrading")
public class MultipleChoiceGrading implements GradingStrategy {
    // 实现具体评分逻辑
}

微服务准备

将监控模块独立部署
使用Spring Cloud Config集中管理配置
API网关统一路由

性能优化措施

数据库层面

读写分离配置
查询结果缓存（Redis）
分表策略（按考试ID哈希）

代码层面

连接池配置（HikariCP）
异步批处理（@Async）
试题图片CDN加速

安全防护实现

数据安全

SQL参数化查询（PreparedStatement）
XSS过滤（Spring ContentNegotiationStrategy）
定期备份策略

系统安全

权限注解（@PreAuthorize）
操作日志审计（AOP实现）
HTTPS强制传输

部署方案建议

容器化部署

Docker打包各模块
Kubernetes编排服务
CI/CD流程自动化

监控方案

Prometheus收集指标
Grafana可视化展示
ELK日志分析系统

通过以上模块化设计，系统可以方便地进行功能扩展。例如新增AI监考模块时，只需实现新的服务接口而不影响现有架构。数据库方面建议预留20%的字段冗余量以适应未来需求变更。