【计算机毕设/任务书-免费领取源码】基于SpringBoot的学科竞赛管理系统设计与实现

一、研究目的

随着高等教育改革的不断深入，学科竞赛已成为培养学生创新能力和实践能力的重要途径。然而，传统的学科竞赛管理方式存在诸多问题：竞赛信息发布不及时、报名流程繁琐、作品提交不规范、评审过程不透明、成绩统计效率低下等。这些问题严重影响了学科竞赛的组织效率和参与体验。

本课题旨在设计并实现一个基于SpringBoot的学科竞赛管理系统，主要目的如下：

1. 实现竞赛管理数字化：将竞赛发布、报名、作品提交、评审、成绩统计等全流程进行数字化管理，实现数据的集中存储、统一管理和快速查询。

2. 提高竞赛组织效率：通过系统化、自动化的管理方式，减少人工操作，提高工作效率，降低管理成本，提升竞赛组织质量。

3. 提供便捷的参赛服务：为参赛学生提供在线报名、作品提交、进度查询、成绩查看等服务，提升参赛体验。

4. 实现评审过程透明化：建立公平、公正、公开的评审机制，实现评审过程的透明化和可追溯性。

5. 打造可扩展、高可用的管理系统：采用微服务架构和前后端分离技术，确保系统能够应对高并发访问和海量数据处理，为未来业务扩展奠定技术基础。

通过本系统的设计与实现，旨在为高校学科竞赛管理提供一个功能完备、性能稳定、安全可靠的数字化管理平台，推动学科竞赛管理的现代化、信息化发展。

二、研究要求

a. 需求分析

1. 用户角色分析

• 学生：系统的主要使用者，需求包括：查看竞赛信息、在线报名、提交作品、查看评审进度、查看成绩、修改个人信息等。

• 指导教师：需求包括：指导学生参赛、审核学生作品、查看指导学生的参赛情况、查看评审结果等。

• 评审专家：需求包括：评审参赛作品、提交评审意见、查看评审任务、查看评审历史等。

• 竞赛管理员：需求包括：发布竞赛信息、管理参赛队伍、分配评审任务、管理评审专家、统计竞赛数据、配置系统参数等。

• 系统管理员：负责系统整体运维，需求包括：用户管理、权限管理、系统配置、数据备份、日志管理等。

2. 功能性需求

• 用户管理：支持用户注册、登录、信息维护、密码重置、角色权限分配等功能。

• 竞赛管理：支持竞赛发布、竞赛分类、竞赛状态管理、竞赛信息维护等。

• 报名管理：支持在线报名、报名审核、队伍管理、队员管理等。

• 作品管理：支持作品提交、作品审核、作品分类、作品状态管理等。

• 评审管理：支持评审任务分配、作品评审、评审意见提交、评审结果统计等。

• 成绩管理：支持成绩录入、成绩审核、成绩发布、成绩查询等。

• 数据统计：支持竞赛数据统计、参赛数据统计、评审数据统计、成绩数据统计等。

• 系统配置：支持配置竞赛规则、评审规则、系统参数等。

3. 非功能性需求

• 性能需求：系统响应时间应快速流畅，核心操作响应时间低于2秒，支持高并发访问。竞赛信息查询响应时间应控制在1秒以内。

• 安全性需求：用户数据、敏感信息需加密存储和传输。系统需防范SQL注入、XSS攻击、CSRF攻击等常见安全威胁。建立完善的权限控制机制，防止越权访问。

• 可用性与可靠性需求：系统需保证7×24小时稳定运行，核心服务需高可用部署，数据多副本备份。系统应具备容错能力，在部分服务故障时仍能提供基本服务。

• 扩展性需求：采用微服务架构，便于独立扩展不同业务模块，支持未来业务增长。系统应支持插件化扩展，便于集成第三方服务。

• 用户体验需求：界面设计简洁直观，操作流程顺畅，符合用户使用习惯。提供良好的移动端体验，支持响应式布局。

4. 业务流程分析

核心业务流程包括：

• 用户注册与认证流程：用户填写注册信息 → 系统验证信息 → 注册成功 → 用户登录 → 系统验证身份 → 登录成功。

• 竞赛报名流程：学生查看竞赛信息 → 选择竞赛 → 在线报名 → 填写报名信息 → 提交报名 → 管理员审核 → 审核通过后报名成功 → 审核不通过退回修改。

• 作品提交流程：学生登录 → 选择已报名的竞赛 → 提交作品 → 上传作品文件 → 提交审核 → 指导教师审核 → 管理员审核 → 审核通过后作品入库 → 审核不通过退回修改。

• 作品评审流程：管理员分配评审任务 → 评审专家登录 → 查看评审任务 → 下载作品 → 评审作品 → 提交评审意见 → 管理员汇总评审结果 → 发布评审结果。

• 成绩发布流程：管理员录入成绩 → 审核成绩 → 发布成绩 → 学生查看成绩 → 如有异议可申请复核 → 管理员处理复核申请。

b. 系统功能设计

系统采用前后端分离的微服务架构，主要包含以下10个功能模块：

1. 用户管理模块

• 功能点：

• 用户注册与登录：支持学号、工号、手机号、邮箱等多种方式登录，支持密码修改、密码重置。

• 个人信息管理：用户可修改个人信息，包括姓名、性别、学院、专业、联系方式等。

• 角色权限管理：管理员可创建角色、分配权限，将用户分配到不同角色。

• 用户状态管理：管理员可冻结、解冻用户账号，查看用户登录记录。

• 用户导入导出：支持批量导入用户信息，导出用户列表。

• 实名认证：学生、指导教师、评审专家需进行实名认证，上传相关证明材料。

2. 竞赛管理模块

• 功能点：

• 竞赛发布：管理员发布竞赛信息，包括竞赛名称、竞赛类型、竞赛级别、主办单位、承办单位、竞赛时间、报名时间、作品提交时间、评审时间、竞赛规则等。

• 竞赛分类：建立竞赛分类体系，按学科、级别、类型等维度分类。

• 竞赛状态管理：管理竞赛的报名状态、作品提交状态、评审状态、成绩发布状态等。

• 竞赛信息维护：支持竞赛信息的增删改查操作。

• 竞赛审核：管理员审核竞赛信息的真实性和合规性，审核通过后方可发布。

• 竞赛推荐：根据用户的兴趣偏好推荐相关竞赛。

3. 报名管理模块

• 功能点：

• 在线报名：学生在线报名竞赛，填写报名信息，包括队伍名称、队员信息、指导教师信息等。

• 报名审核：管理员审核报名信息，包括队员资格、指导教师资格等。

• 队伍管理：支持队伍的增删改查，包括队伍信息、队员信息、指导教师信息等。

• 队员管理：支持队员的增删改查，包括队员信息、队员状态等。

• 报名状态管理：管理报名的审核状态、参赛状态等。

• 报名统计：统计各竞赛的报名人数、队伍数量、指导教师数量等。

4. 作品管理模块

• 功能点：

• 作品提交：学生提交参赛作品，包括作品名称、作品简介、作品文件、作品截图等。

• 作品审核：指导教师审核学生作品，管理员审核作品合规性。

• 作品分类：建立作品分类体系，按作品类型、作品格式等维度分类。

• 作品状态管理：管理作品的审核状态、评审状态、获奖状态等。

• 作品下载：支持下载作品文件，便于评审专家评审。

• 作品展示：支持优秀作品的在线展示，包括作品详情、作品文件、作品截图等。

5. 评审管理模块

• 功能点：

• 评审任务分配：管理员分配评审任务，包括分配评审专家、分配评审作品、设置评审时间等。

• 作品评审：评审专家评审作品，包括查看作品详情、下载作品文件、提交评审意见、打分等。

• 评审意见提交：评审专家提交评审意见，包括评审意见、评审分数、评审建议等。

• 评审结果统计：管理员汇总评审结果，包括评审分数、评审意见、评审排名等。

• 评审状态管理：管理评审任务的分配状态、评审状态、完成状态等。

• 评审历史查询：支持查看评审历史记录，包括评审作品、评审时间、评审分数等。

6. 成绩管理模块

• 功能点：

• 成绩录入：管理员录入成绩，包括获奖等级、获奖名次、获奖证书等。

• 成绩审核：管理员审核成绩，确保成绩的准确性和公正性。

• 成绩发布：管理员发布成绩，学生可查看成绩。

• 成绩查询：支持按竞赛、按队伍、按学生等多条件查询成绩。

• 成绩统计：统计各竞赛的获奖情况、获奖率、获奖等级分布等。

• 成绩导出：支持将成绩导出为Excel、PDF等格式，便于打印和存档。

7. 数据统计模块

• 功能点：

• 竞赛数据统计：统计竞赛数量、竞赛类型分布、竞赛级别分布等。

• 参赛数据统计：统计参赛人数、参赛队伍数量、参赛学院分布、参赛专业分布等。

• 评审数据统计：统计评审专家数量、评审作品数量、评审完成率等。

• 成绩数据统计：统计获奖人数、获奖率、获奖等级分布、获奖学院分布等。

• 数据可视化：通过图表、仪表盘等方式可视化展示统计数据，包括柱状图、折线图、饼图等。

• 数据导出：支持将统计报表导出为Excel、PDF等格式，便于打印和存档。

8. 通知公告模块

• 功能点：

• 通知发布：管理员发布通知公告，包括竞赛通知、评审通知、成绩通知等。

• 通知分类：建立通知分类体系，按通知类型、通知级别等维度分类。

• 通知状态管理：管理通知的发布状态、阅读状态等。

• 通知推送：支持站内信、邮件、短信等多种方式推送通知。

• 通知查询：支持按时间、按类型、按发布人多条件查询通知。

• 通知统计：统计通知的发布数量、阅读率、推送成功率等。

9. 系统配置模块

• 功能点：

• 竞赛规则配置：配置竞赛规则，包括报名规则、作品提交规则、评审规则、成绩规则等。

• 系统参数配置：配置系统参数，如站点名称、Logo、联系方式、邮件配置、短信配置等。

• 用户权限配置：配置用户角色和权限，设置不同角色的操作权限。

• 数据字典配置：配置数据字典，如竞赛类型、竞赛级别、作品类型、获奖等级等。

• 审核流程配置：配置审核流程，包括报名审核流程、作品审核流程、成绩审核流程等。

• 备份策略配置：配置备份策略，包括备份频率、备份时间、备份保留时间等。

10. 日志管理模块

• 功能点：

• 操作日志：记录用户的操作日志，包括登录、报名、作品提交、评审、成绩录入等操作。

• 系统日志：记录系统的运行日志，包括错误日志、访问日志等。

• 日志查询：支持按时间、按用户、按操作类型等多条件查询日志。

• 日志导出：支持将日志导出为Excel、PDF等格式。

• 日志分析：分析日志数据，发现系统异常和用户异常行为。

• 日志备份：定期备份日志数据，确保日志数据安全。

c. 系统实现

1. 技术架构设计

采用基于Spring Cloud的微服务架构，确保系统的高可用性和可扩展性。

• 前端：

• Web端：Vue 3 + TypeScript + Element Plus构建的管理后台。

• 移动端：微信小程序或Uni-app，提供移动端访问。

• 后端：

• 核心框架：Spring Boot 2.7.x。

• 微服务组件：Spring Cloud Alibaba（Nacos-服务注册与配置中心，Sentinel-流量控制与熔断降级）。

• 安全认证：Spring Security + JWT，网关统一鉴权。

• 数据访问：MyBatis-Plus + Druid。

• 数据层与中间件：

• 关系数据库：MySQL 8.0，主从分离，核心表分库分表。

• 缓存：Redis Cluster，缓存热点数据（竞赛信息、用户信息）、会话管理。

• 消息队列：Apache RocketMQ，解耦异步任务（如发送通知、记录日志、数据同步）。

• 搜索引擎：Elasticsearch，用于竞赛信息、作品信息的快速检索和复杂查询。

• 文件存储：阿里云OSS/腾讯云COS，存储上传的作品文件、通知附件、报表文件等。

• 第三方服务集成：

• 邮件服务：集成邮件发送服务，用于通知、验证等。

• 短信服务：阿里云短信、腾讯云短信。

• 文件处理：集成POI、EasyExcel等库，处理Excel文件的导入导出。

• 部署与运维：

• 容器化：所有服务Docker化。

• 编排：Kubernetes，实现弹性伸缩、服务发现、负载均衡。

• CI/CD：GitLab CI，自动化构建、测试、部署。

• 监控：Prometheus + Grafana（指标监控），SkyWalking（链路追踪），ELK Stack（日志分析）。

2. 核心功能实现方案

• 竞赛信息检索实现：

1. 数据同步：竞赛信息变更时，通过消息队列异步同步到Elasticsearch。

2. 检索服务：前端请求检索服务，检索服务构造Elasticsearch查询，支持多条件组合、排序、分页等。

3. 中文分词：使用IK Analyzer或jieba分词器进行中文分词，支持同义词扩展、拼音检索。

• 作品评审实现：

1. 评审任务分配：管理员分配评审任务，系统自动生成评审记录。

2. 评审流程控制：控制评审流程，包括评审开始时间、评审结束时间、评审状态等。

3. 评审结果汇总：自动汇总评审结果，计算平均分、排名等。

• 数据统计实现：

1. 统计查询优化：使用数据库索引、分库分表、读写分离等技术优化统计查询性能。

2. 数据缓存：使用Redis缓存热点统计数据和报表数据，减少数据库压力。

3. 异步报表生成：使用消息队列异步生成报表，避免长时间阻塞用户请求。

• 文件导入导出实现：

1. Excel导入：使用EasyExcel实现Excel文件的导入，支持模板下载、数据校验、批量导入。

2. Excel导出：使用EasyExcel实现Excel文件的导出，支持大数据量导出、多Sheet导出。

3. PDF导出：使用iText或Flying Saucer实现PDF文件的导出，支持模板生成、样式定制。

3. 数据库设计核心表举例

• user(用户表)

• user_role(用户角色表)

• role_permission(角色权限表)

• competition(竞赛表)

• competition_category(竞赛分类表)

• registration(报名表)

• team(队伍表)

• team_member(队员表)

• work(作品表)

• review(评审表)

• score(成绩表)

• notification(通知表)

• system_config(系统配置表)

• system_log(系统日志表)

• data_backup(数据备份表)

4. 部署方案

• 开发环境：本地Docker Compose。

• 测试环境：独立的Kubernetes集群，用于集成测试、性能测试。

• 生产环境：

• 云上托管K8s服务（如阿里云ACK）。

• 使用云数据库RDS、云Redis、云Elasticsearch、消息队列RocketMQ版。

• 通过SLB+Ingress暴露服务，配置WAF和DDoS防护。

• 使用对象存储服务存放文件、报表等。

d. 系统测试

1. 测试目标

确保系统功能正确、性能稳定、数据一致、安全可靠，能够满足学科竞赛管理的高并发需求。

2. 测试策略

分层测试、持续测试，重点保障核心业务功能和高并发场景。

3. 具体测试方案

单元测试：

• 范围：Service层业务逻辑，如报名验证、作品审核、评审计算等。

• 工具：JUnit 5, Mockito, Spring Boot Test。

• 重点：边界条件、异常情况处理、数据一致性。

• 覆盖率：核心业务模块行覆盖率 > 85%。

集成测试：

• 范围：微服务API集成、数据库事务、缓存同步、MQ消息消费、文件处理等。

• 工具：Spring Boot Test, Testcontainers, RestAssured, WireMock。

• 重点：

1. 报名-作品提交-评审全链路测试：模拟完整的竞赛管理流程，验证各服务的协同。

2. 文件导入导出测试：测试Excel文件的导入导出功能，验证数据准确性。

3. 评审流程测试：测试评审任务的分配、评审、结果汇总等流程，验证评审逻辑的正确性。

系统测试：

• 功能测试：

• 多场景端到端测试：覆盖用户注册、竞赛报名、作品提交、评审、成绩发布、数据统计等所有业务场景。

• 兼容性测试：测试管理后台在不同浏览器下的表现，测试移动端在不同手机系统和微信版本下的兼容性。

• 性能测试：

• 工具：JMeter, Gatling。

• 场景：

• 稳定性测试：对系统进行48小时稳定性压力测试。

1. 高并发报名测试：模拟大量学生同时报名竞赛，测试系统的并发处理能力。

2. 大数据量查询测试：模拟大量竞赛数据，测试竞赛查询和统计查询的性能。

3. 文件上传下载压力测试：模拟大量用户同时上传下载文件，测试文件处理服务的性能。

• 安全测试：

• 渗透测试：重点测试：1) 越权访问（查看他人作品、修改他人数据）；2) SQL注入、XSS攻击、CSRF攻击；3) 文件上传漏洞；4) 数据泄露风险。

• 业务安全：测试恶意报名、虚假作品、刷量等场景。

• 用户体验测试：

• 可用性测试：邀请真实用户进行可用性测试，优化操作流程和界面设计。

用户验收测试(UAT)：

• 参与者：邀请学生、指导教师、评审专家、竞赛管理员、系统管理员代表。

• 环境：搭建与生产环境相似的UAT系统。

• 周期：进行1-2周的试用期。

• 评估：根据业务符合度、操作效率、稳定性进行验收。

4. 自动化测试

• API自动化回归：使用RestAssured + TestNG构建核心链路自动化测试套件，集成到CI。

• 核心流程UI自动化：使用Selenium或Cypress对管理后台核心流程进行自动化测试。

三、总体进度和安排

第一阶段：需求调研与设计 (第1-4周)

• 第1-2周：调研学科竞赛管理现状，访谈学生、指导教师、竞赛管理员，完成需求规格说明书和产品原型。

• 第3周：完成系统微服务架构设计、技术选型、数据库ER设计。

• 第4周：完成详细设计文档、核心接口定义，搭建基础开发环境。

第二阶段：核心服务开发 (第5-12周)

• 第5-6周：搭建微服务框架，开发用户管理、竞赛管理服务。

• 第7-8周：开发报名管理、作品管理服务。

• 第9-10周：开发评审管理、成绩管理服务。

• 第11-12周：开发数据统计、通知公告服务，集成Elasticsearch。

第三阶段：前端开发与集成 (第13-16周)

• 第13-14周：开发管理后台Web端。

• 第15-16周：开发微信小程序移动端，前后端全面联调。

第四阶段：测试、优化与UAT (第17-20周)

• 第17-18周：全系统集成测试，修复BUG。

• 第19-20周：性能压测与安全测试，进行系统调优。

第五阶段：上线部署与论文 (第21-24周)

• 第21-22周：生产环境部署与试运行。

• 第23-24周：撰写毕业设计论文，准备答辩。

四、推荐参考文献

1. 方志朋. 深入理解Spring Cloud与微服务构建[M]. 人民邮电出版社, 2021.

2. 周志明. 深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践[M]. 机械工业出版社, 2019

3. 张海藩. 软件工程导论[M]. 清华大学出版社, 2018.

4. 王珊, 萨师煊. 数据库系统概论[M]. 高等教育出版社, 2014.

5. 李刚. 轻量级Java EE企业应用实战[M]. 电子工业出版社, 2018.

6. 陈雄华. Spring Boot实战[M]. 电子工业出版社, 2016.