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分享答题玩家——项目系统设计与数据库设计
| 这个作业属于哪个课程 | 2501_CS_SE_FZU |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | 团队作业——概要设计和数据库设计 |
| 这个作业的目标 | 完成项目系统设计和数据库设计 |
| 其他参考文献 | 《构建之法》 |
目录
- 一、相关链接
- 二、系统与数据库设计
- 1.体系结构设计
- 2.功能模块层次图
- 3.ER分析
- 4.表结构设计
- 三、类图、系统安全和权限设计
- 1.设计类图
- 2.系统安全
- 3.权限设计
- 四、改进分析
- 五、团队绩效考核标准
- 1、工作流程
- 2. 组员分工
一、相关链接
GitCode团队
系统设计说明书
数据库设计说明书
系统设计和数据库设计答辩PPT
二、系统与数据库设计
1.体系结构设计
设计思路： 系统采用前后端分离架构，微信小程序作为前端，通过API网关调用后端服务。后端基于微服务思想，将用户、题目、数据等核心功能模块化，实现解耦与独立部署。通过MySQL持久化数据，Redis提升缓存性能，确保系统高内聚、低耦合，便于扩展与维护。
2.功能模块层次图
设计思路：本项目围绕用户答题、错题管理、收藏管理展开。用户从授权登录开始，完成答题后系统验证答案并记录错题。用户可随时进入错题集查看、重做错题，或将其标记为“已掌握”以更新学习状态，并且也可以通过收藏夹进入收藏查看收藏题目。流程闭环设计确保了学习数据的有效追踪与个性化复习。
3.ER分析
设计思路：数据库设计围绕核心学习实体展开，包括题目、用户、练习记录、错题、收藏及社交关系。通过规范化表结构，明确各实体字段与关联关系，确保用户学习行为、答题数据、错题状态及社交互动等关键信息被完整、一致地记录与追踪，为系统功能实现提供可靠数据支撑。
4.表结构设计
设计思路：数据库表结构围绕用户学习全流程设计，以用户表为核心，通过题目、练习、错题、收藏等表记录学习行为。采用自增主键确保唯一性，通过外键关联维持数据一致性，利用ENUM类型规范字段取值，并设置时间戳追踪数据生命周期，形成完整的学习数据闭环。
用户表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| USECLUG | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 用户唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一个用户 |
| QDEDUG | VARCHAR(128) | NOT NULL, UNIQUE KEY | 微信用户唯一标识，用于第三方登录，保证用户唯一性 |
| nickname | VARCHAR(255) | DEFAULT '' | 用户昵称，支持多语言及表情符号（如emoji），默认为空字符串 |
| avatar_url | VARCHAR(512) | DEFAULT '' | 用户头像的URL地址，指向用户头像图片的网络链接，默认为空字符串 |
| consecutive_days | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 用户连续使用/登录的天数，无符号整型，初始值为0 |
| total_questions_answered | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 用户累计回答过的题目总数，无符号整型，初始值为0 |
| correct_questions | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 用户累计答对的题目数量，无符号整型，初始值为0 |
| score | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 用户总积分或总得分，无符号整型，初始值为0 |
| rank | INT UNSIGNED | DEFAULT 999 | 用户排名，无符号整型，初始值为999 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 记录的创建时间，自动设置为当前时间 |
题库分类表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| category_id | INT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 分类唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一个分类 |
| name | VARCHAR(100) | NOT NULL | 分类名称，如"数学"、"英语"等，必填项 |
| sort_order | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 分类的排序权重，数值越小排序越靠前，默认为0 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 分类记录的创建时间，自动设置为当前时间 |
题库表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| bank_id | INT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 题库唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一个题库 |
| category_id | INT UNSIGNED | NOT NULL | 所属分类ID，关联category表，表示该题库属于哪一个分类 |
| name | VARCHAR(255) | NOT NULL | 题库名称，如"小学数学总复习"、"历年真题精选"等，必填项 |
| description | TEXT | - | 题库的详细描述，可以是题库的内容简介、适用人群、出题范围等，长文本类型 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 题库记录的创建时间，自动设置为当前时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 题库记录的最后更新时间，每次更新时间更新为当前时间 |
题目表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| question_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 题目唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一道题目 |
| bank_id | INT UNSIGNED | NOT NULL | 所属题库ID，关联question_bank表，表示该题目属于哪个题库 |
| question_type | ENUM('SINGLE','MULTIPLE','TRUE_FALSE','FILL_IN') | NOT NULL | 题目类型： • SINGLE：单选题 • MULTIPLE：多选题 • TRUE_FALSE：判断题 • FILL_IN：填空题 |
| content | TEXT | NOT NULL | 题目内容/题干，即题目要展示给用户看的主要文本，必填 |
| options | JSON | - | 题目选项，以JSON格式存储，适用于选择题，非选择题可为空 |
| correct_answer | VARCHAR(255) | NOT NULL | 正确答案： • 单选题："A" • 多选题："A,C" • 判断题："T"或"F" • 填空题：具体答案 |
| analysis | TEXT | - | 答案解析，用于向用户解释为什么该答案是正确的，可为空 |
| difficulty | TINYINT UNSIGNED | DEFAULT 3 | 题目难度等级，范围1~5，数字越大越难，默认3（中等难度） |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 记录的创建时间，自动设置为当前时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 记录的最后更新时间，每次更新时自动更新为当前时间 |
练习记录表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| record_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 练习记录唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一次练习行为 |
| user_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 用户ID，关联user表，表示本次练习是由哪个用户完成的 |
| practice_type | ENUM('SEQUENTIAL','EXAM','SPECIALIZED','WRONG_REDO') | NOT NULL | 练习类型： • SEQUENTIAL：顺序练习 • EXAM：模拟考试 • SPECIALIZED：专项训练 • WRONG_REDO：错题重做 |
| bank_id | INT UNSIGNED | -（可为NULL） | 关联的题库ID，表示本次练习来源于哪个题库，专项练习或顺序练习可能关联具体题库 |
| score | INT UNSIGNED | -（可为NULL） | 用户本次练习的得分，允许为空（练习未完成时可能暂无得分） |
| total_questions | INT UNSIGNED | NOT NULL | 本次练习的总题数，即用户一共做了多少道题，必填 |
| correct_count | INT UNSIGNED | NOT NULL | 用户答对的题数，用于计算正确率，必填 |
| start_time | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 练习的开始时间，自动记录为当前时间 |
| end_time | TIMESTAMP | -（可为NULL） | 练习的结束时间，用户完成练习时记录，未完成则为NULL |
好友表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 好友关系记录的唯一ID，自增主键 |
| user_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 用户ID（发起好友请求或添加好友的用户），关联user表 |
| friend_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 好友的用户ID（被添加的用户），关联user表 |
| relation_type | ENUM('BOTH','FOLLOW') | NOT NULL, DEFAULT 'BOTH' | 好友关系类型： • 'BOTH'：双向好友（互相添加） • 'FOLLOW'：单向关注，默认为'BOTH' |
| status | ENUM('NORMAL','REJECTED','BLOCKED') | NOT NULL, DEFAULT 'NORMAL' | 好友状态： • 'NORMAL'：正常 • 'REJECTED'：已拒绝/已删除 • 'BLOCKED'：拉黑 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 好友关系创建时间，自动记录为当前时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 好友关系最后更新时间，状态变更时自动更新 |
错题本表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| W0000_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 错题记录的唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一条错题记录 |
| user_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 用户ID，关联user表，表示这道题是哪个用户答错的 |
| question_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 题目ID，关联question表，表示用户答错的具体是哪一道题目 |
| wrong_count | INT UNSIGNED | NOT NULL, DEFAULT 1 | 用户答错该题的次数，初始值为1，每次答错可递增，用于统计错题频率 |
| last_wrong_time | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 用户最后一次答错该题的时间，自动记录为当前时间，用于分析错题复习时效性 |
| is_mastered | BOOLEAN | NOT NULL, DEFAULT FALSE | 标记该错题是否已掌握，通常在用户重做该题并答对后更新为true，用于错题本筛选和复习优先级控制 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 该错题首次被添加到错题本的时间，自动记录为当前时间，表示用户第一次答错该题的时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 记录的最后更新时间，自动更新为当前时间，当错题状态变化、重做正确、计数更新时同步更新 |
文章表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| article_id | INT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 文章唯一ID，自增主键，用于唯一标识每一篇文章 |
| title | VARCHAR(255) | NOT NULL | 文章标题，展示给用户的主要标题信息，必填项 |
| content | LONGTEXT | NOT NULL | 文章正文内容，支持较长的HTML格式内容（如富文本内容、图文混排等），必填 |
| author | VARCHAR(100) | DEFAULT '官方' | 文章作者，可以是具体人员、团队或系统默认值，默认为"官方" |
| view_count | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 文章的阅读量/浏览次数，用于统计文章的受欢迎程度或热度，初始值为0 |
| favor_count | INT UNSIGNED | DEFAULT 0 | 文章的收藏次数，用于统计文章的受欢迎程度或热度，初始值为0 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 文章的发布时间/创建时间，自动记录为当前时间，表示文章首次发布的时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 文章的最后更新时间，自动更新为当前时间，例如当文章内容被编辑后自动更新该时间 |
收藏表
| 字段名 | 数据类型 | 约束 | 描述 |
|---|---|---|---|
| fayoute_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL, AUTO_INCREMENT, PRIMARY KEY | 收藏记录的唯一ID，自增主键 |
| user_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 收藏的用户ID，关联user表 |
| target_type | ENUM('QUESTION','ARTICLE','PRACTICE','OTHER') | NOT NULL, DEFAULT 'QUESTION' | 收藏目标类型： • 'QUESTION'：题目 • 'ARTICLE'：文章 • 'PRACTICE'：练习记录 • 'OTHER'：其他类型 |
| target_id | BIGINT UNSIGNED | NOT NULL | 收藏目标的具体ID，根据target_type关联不同表 |
| created_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP | 收藏时间，自动记录为当前时间 |
| updated_at | TIMESTAMP | NOT NULL, DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP | 收藏记录的最后更新时间，取消收藏后再收藏可更新时间 |
三、类图、系统安全和权限设计
1.设计类图
设计思路：类设计采用面向对象思想，以User为核心，关联学习行为实体。每个类职责单一，如Question负责题目验证，Quiz管理答题流程，WrongQuestion/Favorite处理学习数据。通过封装属性和方法，实现高内聚低耦合，为业务逻辑提供清晰的领域模型支撑。
2.系统安全
在JWT Token认证机制方面，系统采用了业界标准的JWT实现方案。通过HS256签名算法确保令牌的完整性和防篡改性，使用固定的密钥"ms_project_secret_key"进行签名验证。令牌设计包含多个关键要素：设置7天的访问令牌有效期和14天的刷新令牌周期，在payload中嵌入用户ID、令牌类型和用户角色信息，实现了无状态的身份认证。这种设计既保证了用户体验的连续性，又通过适当的有效期控制降低了安全风险。
微信登录安全流程体现了标准的OAuth 2.0授权模式。整个流程中，系统通过临时code机制避免了敏感信息的直接传输，服务端与微信服务器的交互确保了身份验证的权威性。特别值得注意的是，系统在完成微信认证后，将其转化为自有的JWT令牌体系，这种设计既利用了第三方认证的便利性，又保持了系统认证体系的独立性。
数据传输安全采用了双重保障机制。全链路HTTPS TLS 1.2+加密确保了数据传输过程中的机密性和完整性，有效防止了中间人攻击。在此基础上增加的API接口请求签名机制，通过验证请求的完整性，有效防范了重放攻击和数据篡改风险。
数据存储安全层面实施了分级保护策略。对敏感个人信息进行脱敏显示，在保证功能正常使用的同时最大限度地保护用户隐私。数据库连接启用SSL/TLS加密，确保数据在应用与数据库之间的传输安全，这种端到端的加密方式构成了完整的数据保护链条。
SQL注入防护采用了主动防御与事后审计相结合的方式。通过SQL关键字过滤和参数转义，从源头阻断注入攻击的可能性。同时，数据库操作日志审计机制的建立，不仅能够追踪异常操作，还为安全事件调查提供了完整的证据链。
Redis缓存配置体现了安全与性能的平衡。系统设置了连接密码认证、数据库分区和连接超时机制，从访问控制层面保障缓存安全。在缓存策略上，针对不同类型数据的特点设计了差异化的生存周期：用户会话信息设置1小时有效期平衡了安全性与用户体验；题目数据24小时的缓存周期兼顾了数据更新频率与系统性能；排行榜数据5分钟的短暂缓存确保了数据的实时性。
缓存键设计规范采用了清晰的命名空间策略。通过"业务:类型:标识符"的三级结构，实现了数据的良好组织和隔离。这种设计不仅避免了键名冲突，还便于缓存的统一管理和监控，为后续的性能优化和安全审计奠定了基础。
安全日志记录建立了完整的日志体系。系统设置了分级日志通道，特别单独设立安全审计日志，凸显了对安全事件的重点关注。日志策略配置合理，单个文件500MB的大小限制、28天的保留期和3个备份文件的设置，既保证了日志的完整性，又避免了存储空间的无限增长。
安全监控指标覆盖了系统安全的关键维度。登录失败频率监控能够及时发现暴力破解尝试；API调用异常监控有助于识别恶意攻击行为；系统资源安全监控确保了基础设施的稳定运行。这些监控指标共同构成了安全态势感知的基础，为主动安全防御提供了数据支撑。
3.权限设计
系统采用标准的RBAC模型，通过自定义注解@RequirePermission实现了方法级别的权限控制。该注解设计灵活，支持权限值的自定义设置，并通过logical参数支持权限验证的逻辑组合（AND或OR），为复杂的权限判断提供了扩展性。
QuestionController中的查询接口通过@RequirePermission("question:read")注解，明确要求用户必须具备题目读取权限；而创建题目接口通过@RequirePermission("question:write")注解，限制只有具备写权限的用户才能执行该操作。这种细粒度的权限控制有效防止了越权访问。
系统设计了清晰的四级角色体系，每类角色都有明确的功能边界：
普通用户作为基础角色，专注于个人学习功能，包括答题练习、题目收藏、错题管理和基础统计查看。这种设计保证了大多数用户能够获得完整的学习体验，同时将系统管理功能有效隔离。
VIP用户在普通用户权限基础上，增加了专项练习、高级数据统计和优先服务等增值功能。这种层级化的权限设计既体现了服务的差异化，也为商业化运营提供了基础。
内容管理员专注于题目内容管理，拥有题目的增删改查权限、分类管理能力和内容审核职责。这种专业化的角色划分确保了系统内容的质量和规范性。
系统管理员作为最高权限角色，负责用户管理、全局数据统计和系统配置维护，具备系统的全方位管理能力。
该权限设计体现了"最小权限原则"，每个角色仅被授予完成其职责所必需的最小权限范围，有效降低了安全风险。权限分配基于角色而非具体用户，大大简化了权限管理工作，当需要调整权限时，只需修改角色权限配置即可影响所有该角色的用户。
系统通过权限注解实现了权限控制与业务逻辑的分离，提高了代码的可维护性。开发者只需关注业务逻辑实现，而无需在每个方法中重复编写权限验证代码，这种设计符合软件工程的"关注点分离"原则。
四、改进分析
Q：是否包含修改问题?
A:抱歉，之前的忽略了修改问题、添加文章等管理员界面功能，所以这次作业补充了管理员的类图。
五、团队绩效考核标准
1、工作流程
- 首先通过线上的交流分配任务，将作业分成系统设计模块、数据库设计模块、ppt制作、博客撰写四个方向进行。
- 按照分工完成任务，有问题在群里提出来。
- 进行小组对接，有问题进行解决。
- 最后进行博客和ppt任务。
2. 组员分工
| 学号 | 分工内容 | 贡献度 |
|---|---|---|
| 102300208 | 博客撰写 | 12.5% |
| 102300209 | 系统设计说明书 | 12.5% |
| 102300224 | 系统设计说明书 | 12.5% |
| 102300222 | 数据库设计说明书 | 12.5% |
| 102300120 | ppt制作、汇报 | 12.5% |
| 102300116 | 系统设计说明书 | 12.5% |
| 102300129 | ppt制作 | 12.5% |
| 102300113 | 数据库设计说明书 | 12.5% |
...全文
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