95 – 702 分布式系统代写

Distributed Systems

这个项目有五个目标：
第一，介绍 IntelliJ 和 TomEE。你已经对这些有了一些实践。在这个作业中，你将构建几个 Web 应用程序以获得更多经验。
第二，构建你的第一套分布式系统。这是两个使用 Servlet 和 Java Server Pages 的小型 Web 应用程序。
第三，介绍网页抓取、API 处理和 JSON 记录。
第四，如果你之前没有使用过，将介绍 MVC 模式。
第五，与本学期的所有项目一样，你应该反思解决方案的功能和非功能特性（例如安全性、可扩展性、故障处理、互操作性）。期末考试将有关于这些特性的问题。你应该能够展示对课程内容的细致理解，并能够解释与潜在实际应用相关的技术方面。对于每个项目任务，都需要软件文档。你编写的软件（Java 文件等）必须包含注释，描述每个重要代码段的意图。如果代码没有良好的文档记录，将扣分。阅读课程表（第 1 节课）上提供的与文档相关的链接，以了解预期的内容。确保查阅评分标准以了解评分细节。
并且第六，可选地，你可以在任务 3 中使用 ChatGPT 和 Copilot 来创建一些代码。任务 1 和任务 2 必须自己完成。考试中将有关于所有三个任务中代码的具体问题。虽然你可以使用 AI 工具来帮助完成任务 3，但这完全是可选的。也会有关于此代码的问题。同时注意更一般的问题，例如，什么是 MVC 以及使用它的好处是什么？网页抓取意味着什么？

交付物

有两部分需要交付，全部压缩成一个文件上传，文件名为 Project1_andrewID.zip，其中“andrewID”替换为你的实际 andrew ID：

一个 PDF，包含所有部分的相关屏幕截图，后面跟着生成截图中显示结果的代码片段（相对而言：包含多少内容由你决定每个部分）。PDF 的每个部分必须清晰标记。
你的三个项目，每个都压缩成一个 zip 文件，所有三个任务压缩在一起。
请参阅末尾的更多详细信息，但首先阅读项目任务描述，以便了解详细信息所涉及的内容。

任务 1

使用 IntelliJ 项目名称：Project1Task1

创建一个 index.jsp 页面，要求用户输入一串文本数据，并使用单选按钮选择两个哈希函数。哈希函数的选择应该是 MD5 和 SHA – 256，默认是 MD5。当按下提交按钮时，会向一个 servlet 发送请求。该 servlet 必须命名为 ComputeHashes.java。servlet 将根据浏览器传输的文本计算请求的加密哈希值（MD5 或 SHA – 256）。你需要使用 Java 加密 API 来计算文本的哈希值。原始文本将与哈希名称和哈希值一起回显到浏览器。发送回浏览器的哈希值应以两种形式显示：十六进制文本和 Base64 表示。我们将在课程后面讨论此类哈希值的使用。要计算 MD5 和 SHA – 256 哈希值，请使用以下标准 Java 包：
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
要打印 Base64 编码，请使用以下方法：
jakarta.xml.bind.DatatypeConverter.printBase64Binary()
要打印十六进制编码，请使用以下方法：
jakarta.xml.bind.DatatypeConverter.printHexBinary()
要将 DatatypeConverter 类包含到你的项目中，请使用：
import jakarta.xml.bind.DatatypeConverter;
并将以下行添加到你的 pom.xml 文件中，然后刷新 Maven：

<dependency>
    <groupId>jakarta.xml.bind</groupId>
    <artifactId>jakarta.xml.bind-api</artifactId>
    <version>4.0.1</version>
</dependency>

确保提供一个简单且用户友好的界面。如果你不熟悉 HTML 表单，可以在以下网址找到简单的解释：
http://www.w3schools.com/html/html_forms.asp
因为任务 1 相当简单，你不必使用 MVC 来完成它。尽可能做最简单的事情（但是，如果你愿意，也可以使用 MVC）。
确保创建你的工作应用程序的屏幕截图，并按照本文档末尾的“提交”部分所述提交它们。

任务 2

使用 IntelliJ 项目名称：Project1Task2

创建一个 Web 应用程序，实现一个简单的桌面和移动“点击器”用于课堂。你的应用程序应该允许用户提交课堂上提出问题的答案，并应该提供一个单独的 URL 端点来获取提交响应的结果。你的应用程序的欢迎页面应类似于图 1。你可以根据自己的喜好使其更具风格，但这不是必需的。

图 1
当用户做出选择并点击“提交”时，他们的答案应该存储在你的 MVC 模型中。响应应类似于图 2 的第一行。请注意，必须向用户提供关于他们所做选择的反馈（例如，在这个例子中是“D”）。
用户还应该能够提交另一个答案，如图所示。

图 2
你可以通过反复提交答案并让你的模型统计结果来测试应用程序。你的 Web 应用程序还应该有一个 URL 路径“/getResults”（如图 3 所示）来列出用户投票的结果。

图 3

“/getResults”路径的要求：

列出每个已给出的答案以及用户提交该答案的次数。
你不必列出被选择零次的选项。
结果应按字母顺序显示。
“/getResults”还应清除存储的结果，以便可以提出新的问题。
如果没有可用的结果，则按图 4 所示报告。

图 4
请注意，要求 4 不符合 GET 请求的 HTTP 标准。你应该理解为什么根据标准这是不良行为，以及你如何修复它（可能会在考试中出现）。
Web 应用程序应该与移动浏览器兼容。对于这个项目，你可以使用类似于在 InterestingPicture 中使用的简单检查，然后使用适当的移动 doctype。检查你的 Web 应用程序是否适用于移动设备的一种简单方法是使用 Google Chrome DevTools。使用 Google Chrome 浏览器：

在 Chrome 中浏览到你的 Web 应用程序。
访问 Chrome DevTools（https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/?hl=en#access-devtools）。
切换到设备模式为移动设备，并选择 Android 或 iPhone 设备（https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/iterate/device-mode/?hl=en）。
重新加载页面。
除了测试之外，你还可以使用此方法生成屏幕截图，显示你的 Web 应用程序在移动设备上的工作情况。如果你的页面看起来像图 4 所示，即使重新加载后，那么 doctype 没有设置正确。
图 5 是如果 doctype 设置正确，Web 应用程序在移动设备上的样子。

图 5

整体 Web 应用程序要求：

你必须使用 MVC 来分离关注点。
仅实现一个 HttpServlet

提示：

你可以在 WebServlet 注释中拥有多个 URL 模式。例如，你可以指示一个 servlet 可以通过两个路径调用，例如：urlPatterns = {“/submit”, “/getResults”}
为了在 servlet 中确定实际请求的是哪个路径，你可以使用 request.getServletPath();
生成你的应用程序的屏幕截图：
带有桌面答案选项的截图。
带有桌面 getResults 的截图。
带有移动答案选项的截图。
带有移动 getResults 的截图。

任务 3

使用 IntelliJ 项目名称：Project1Task3

任务 3 旨在让你练习几件事情：servlet 编程、网页抓取、API、JSON 和 MVC。
对于此作业，你可以可选地使用 ChatGPT 和/或 Copilot 来帮助你生成解决方案；这不是必需的，你应该能够自己进行设计和编码。请记住：

生成的代码并不总是正确的。
你的 ChatGPT 提示越精确，解决方案可能越好。
你生成解决方案的方式应该是可重复和可解释的。
如果被问到，你必须能够完全解释由 AI 或你自己生成的解决方案。
你必须记录你对 AI 工具的使用。展示你用于生成代码部分的提示以及你使用的工具。还要注意你在哪里编辑（如果有）任何生成的代码以及为什么这样做。

狗狗！应用程序

使用关于常见犬种的信息创建一个 Web 应用程序。你选择显示的信息（在一定程度上）由你决定，但需满足以下要求。
你的程序将呈现一个欢迎屏幕，包含标题、“创建者”引用（即你）、一个有限数量犬种的下拉菜单和一个提交按钮，如图 6 和图 7 所示。仅使用图 7 中显示的犬种。提交按钮用于记录用户的选择。请注意，你需要自己学习 HTML 下拉菜单。接下来，它将向用户展示来自下面列表的一些数据选择。

图 7：下拉菜单
你的应用程序必须满足这些标准：

显示所选犬种的狗狗图片。图片必须来自网站 https://dog.ceo/dog – api/。API 返回 JSON 数据。你需要查看他们的示例以了解查询格式和答案格式。从返回的 jpg 列表中随机选择一张图片；还需显示有多少张图片以及你选择了哪一张（例如，“返回 40 张图片，使用 #7”）。将网站引用作为输出的一部分；见图 8 关于狗狗图片和来源的示例。

图 8：输出屏幕。谁是好孩子？
请参阅下面关于使用 JSON 和设置正确 Maven 依赖项的部分。你必须使用 gson 库来处理 JSON 记录。
提供关于该犬种的其他信息。这必须包括至少三个关于该犬种的事实。你必须进行网页抓取此数据。并且你不能使用 Flickr 进行网页抓取。你必须使用 HTML 复选框来实现此目的；它允许用户选择一个或多个选项；你需要弄清楚如何使用这些。为每个事实包含参考引用（它们可能来自不同的网站或同一个网站）。
包含至少一张其他关于狗狗的图片，通过抓取或某些 API 获得。此图片不能是静态的 – 也就是说，不要在每次迭代犬种或每次执行程序时使用相同的图片。你不得使用 Flickr 或 dog.ceo（第 1 点中的网站）来获取此图片。
由于第 2 和第 3 部分由你决定，因此这里没有显示示例输出。注意不要与其他学生使用完全相同的输出；你不允许共享代码！
主要用 Java 和 JSP 编码。如果你使用其他东西，请给出一个简短但有说服力的理由，说明为什么这是必要的，而不仅仅是为了方便（例如，你从 github 复制了代码，或者你让 ChatGPT 生成了它，这些都不是好理由）。
使用一个页面进行输入，至少使用两个网页进行输出 – 一个用于狗狗图片，一个用于显示三个（或更多）事实。
使用模型 – 视图 – 控制器（MVC）模式和良好的关注点分离。
以“合理”的方式处理错误情况。
有良好的文档记录 – 代码、应用程序的使用、应用程序的结构/设计、任何与 AI 相关的事情，如上所述。
你使用哪些网站来获取状态取决于你（除了所需的狗狗图片） – 但要小心不要抄袭其他学生的想法；这必须是你自己的工作。Web 应用程序的整体设计取决于你（符合上述标准）。如果你对网站、引用或输出有疑问，提问。
同样，你必须在任务 3 中使用 MVC 模式。

注意事项和提示

屏幕抓取

屏幕抓取是通过编程方式处理通常由浏览器显示的 HTML，当你的数据源没有提供结构化数据的 API 时，它可以是一个有用的工具。相反，你可以搜索或解析 HTML 以查找和提取你需要的数据。更多信息，请参阅

https://en.wikipedia.org/wiki/Web_scraping
你的应用程序应该与 InterestingPicture 类似地工作，但不是搜索 Flickr，而是使用上面提到的网站。

你可以并且被鼓励基于课堂上提供的 InterestingPicture 代码构建你的解决方案。但是，你必须重构它，使其具有对你的应用程序有意义的项目、变量和类名。例如，如果你仍然将类命名为 InterestingPictureServlet，你将失去分数。

你不需要，但欢迎使用 jsoup（https://jsoup.org/），它是一个 Java HTML 解析器，来进行抓取。它是 Python 中 Beautiful Soup 的 Java 版本。使用 jsoup 的缺点是你首先需要了解文档对象模型（DOM）和 CSS 选择器。这些都是很有用的知识。使用 jsoup 的优点是它使从 HTML 中查找和选择内容（即屏幕抓取）变得更加容易。请参阅下面关于 JSON Maven 的注释；添加 jsoup 将需要类似的过程。

HTML

请参考 http://www.w3schools.com 以获取关于此任务所需的基本 HTML 的良好帮助。这里有下拉框的示例。

JSON 和 gson

JSON 记录是包含标签 – 值对的文本记录，其中标签是字段名称 – 可以将其视为具有嵌套的字典或映射。它比 XML 短得多。为了找到你需要的东西，请使用 JSON 库 GSON。要使用 GSON，将 gson v.2.11.0 jar 文件下载到你记得的地方。要将其添加到你的项目中，请转到 File -> Project Structure -> Modules，选择 Dependencies 选项卡，点击底部的 + 图标，选择 Jars 或 Directories，导航到你放置 jar 文件的位置，点击它，然后 Apply 和 OK。它应该在你的 pom.xml 文件中作为中的最后一项显示为：

  <dependency>
      <groupId>com.google.code.gson</groupId>
      <artifactId>gson</artifactId>
      <version>2.11.0</version>
  </dependency>

如果没有出现，请手动将上述行添加到 pom.xml 中。
最后，重新加载 Maven 依赖项以使这个新依赖项生效 – pom.xml 窗口中可能会出现一个图标，但如果你没有看到，请转到 Project View 窗口，找到 pom.xml 条目（它应该在树的底部附近），右键单击它，选择 Maven -> Reload Project。（顺便说一下，Maven 是一个构建管理工具，与通常的 Gradle 构建不同；Maven 使用项目对象模型（pom）文件来跟踪属性和依赖项。）
请使用 gson，而不是其他 JSON 库。

SSLHandshakeException

大多数现代网站要求你进行 https，而不是 http 请求。当你从你的 Java 程序中这样做时，你会遇到 SSLHandshakeException。我们将在几周内涵盖 SSL 和相关主题。与此同时，你将不得不处理这个异常。
如果你使用 jsoup，你应该使用 validateTLSCertificates(false)。（在需要时参考 jsoup API 来理解这一点。）
如果你不使用 jsoup，这里是一个代码来替换 InterestingPictureModel 中的 fetch 方法以忽略异常。参数“certType”应设置为字符串“TLSV1.3”。
“`
private String fetch(String searchURL, String certType) {
try {
// 创建信任管理器，允许你忽略 SSLHandshakeExceptions
createTrustManager(certType);
} catch (KeyManagementException ex) {
System.out.println(“不应该到这里：”);
ex.printStackTrace();
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
System.out.println(“不应该到这里：”);
ex.printStackTrace();
}
String response = “”;
try {
URL url = new URL(searchURL);
HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
// 读取服务器返回的所有文本
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream(), “UTF – 8”));
String str;
// 读取“in”中的每一行，直到完成，将每一行添加到“response”中
while ((str = in.readLine())!= null) {
// str 是 readLine() 读取的一行文本，会去除换行符
response += str;
}
in.close();
} catch (IOException e) {
System.err.println(“URL 有问题”);
return null;
}
return response;
}
private void createTrustManager(String certType) throws KeyManagementException, NoSuchAlgorithmException{