java實現(xiàn)聊天系統(tǒng)(計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告)

計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 指導(dǎo)教師 設(shè)計時間 目錄第一章 系統(tǒng)描述1.1設(shè)計目的31.2系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 31.3系統(tǒng)設(shè)計分析31.4系統(tǒng)功能分析4第二章 功能模塊結(jié)構(gòu)2.1模塊劃分52.2模塊結(jié)構(gòu)圖52.1模塊功能5第三章 模塊算法實現(xiàn)3.1 服務(wù)器實現(xiàn)63.2 客戶端實現(xiàn)9第四章 運行結(jié)果13第五章 課程設(shè)計總結(jié)17第六章 附錄6.1 參考文獻196.2 源代碼19第一章 系統(tǒng)描述1.1設(shè)計目的1學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程的知識，掌握網(wǎng)絡(luò)編程的方法。2進一步掌握編程思想與編程技巧，做到模塊化程序設(shè)計，3. 強化語言學(xué)習(xí)，尤其是Java的圖形界面與多線程，需反復(fù)練習(xí)，熟練掌握。1.2系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)聊天室軟件的設(shè)計與開發(fā)：基本要求可以完成群聊、私人聊天，實時發(fā)送和顯示聊天信息，完成好友列表；進一步要求帶表情，附件發(fā)送，聊天信息的加密傳送，設(shè)置黑名單等。學(xué)習(xí)通信編程Socket接口編程，使用TCP或UDP接口完成信息傳送，利用多線程技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)器端的多個TCP連接的建立。1.3系統(tǒng)設(shè)計分析一實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聊天室編程，關(guān)鍵在于Socket通信，程序的功能都是在Socket的基礎(chǔ)上一層一層增加的。實現(xiàn)Socket通信的基本方法為以下4個步驟。（1） 在客戶端與服務(wù)器端創(chuàng)建相應(yīng)的ServerSockot/Socket實例。（2） 打開連接到Socket的輸入輸出流（3） 利用輸入輸出流，按照一定的協(xié)議（TCP協(xié)議）對Socket進行讀寫操作（4） 關(guān)閉輸入輸出流和Socket我們要實現(xiàn)的功能都是在第3步對Socket的輸入輸出流做相應(yīng)的操作ServerSocket(port)Socket socket= ServerSocket.accept() 接收連接CloseOutputStream InputStreamServer通信過程Socket(host，port)與服務(wù)器建立連接CloseOutputStream InputStreamClient二 因為是多客戶端，所以必須用線程進行控制，不同的處理線程為不同的客戶服務(wù)，主線程只負責(zé)循環(huán)等待，處理線程負責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接，接受客戶輸入的信息，再做相應(yīng)的處理。1.4系統(tǒng)功能分析本系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)進行聊天，采用客戶端服務(wù)器模式，所以程序簡介清晰易懂，而且用戶都是在客戶端進行活動，方便對用戶的管理，也使得程序運行與差錯簡單起來。采用了多線程技術(shù)，可以做到多人同時在線，提高了系統(tǒng)的性能，增強了系統(tǒng)的實用性。有簡單的客戶端界面，方便用戶使用。采用的是TCP協(xié)議，這是可靠的，穩(wěn)定的協(xié)議，這樣不會丟失任何包，也就不會丟失任何信息。本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：1. 用戶名字登錄2. 用戶之間的群聊3. 用戶之間的私聊4. 動態(tài)刷新并顯示好友列表5. 顯示在線人數(shù)6. 服務(wù)器可以顯示用戶在線狀態(tài)7. 能夠退出處理8. 用戶上下線提醒第二章 功能模塊結(jié)構(gòu)2.1 模塊劃分 服務(wù)器： Server類模塊，ServerHanderson模塊，sendallclient模塊，sendclientlist模塊客戶端：Client類模塊, ServiceFrame窗口界面模塊ServerHander模塊2.2 模塊結(jié)構(gòu)圖ServerHander模塊Server模塊ServerHander模塊通信過程建立連接ServiceFrame模塊Client模塊2.3 模塊功能服務(wù)器：1. Server類模塊：與客戶端建立連接，通過套接字獲得名字，在控制端顯示提示信息2. ServerHander模塊：提供線程管理，實現(xiàn)多用戶的管理。針對每一個用戶發(fā)過來的消息，進行相應(yīng)處理，再轉(zhuǎn)發(fā)給客戶。3. Sendallclient模塊：給每個用戶發(fā)送消息。4. Sendclientlist模塊：每當(dāng)有用戶上線，更新每個用戶的用戶列表?？蛻舳耍?. Client類模塊：與服務(wù)端建立連接，用戶登錄，實現(xiàn)消息的群聊，私聊，用戶列表的更新等功能。2. ServiceFrame窗口界面模塊：客戶端窗口界面，實現(xiàn)用戶友好，方便用戶使用，在窗口上有消息顯示，用戶列表，在線人數(shù)等視圖信息。第三章 模塊算法實現(xiàn)3.1 服務(wù)器實現(xiàn) 1. Server類模塊：創(chuàng)建ServerSocket,在指定端口監(jiān)聽，當(dāng)有用戶登錄，接受套接字輸入流，顯示其登錄信息，調(diào)用ServerHander線程進行管理。public Server(int port) throws IOExceptionServerSocket server=new ServerSocket(port);while(true)Socket conn=server.accept(); /接收客戶端套接字DataInputStream in =new DataInputStream(conn.getInputStream();String who=in.readUTF();System.out.print(Client+(ip:+conn.getInetAddress()+)+who+ 進入!+n); ServerHander cn=new ServerHander(who,conn);cn.start();2. Sendallclient模塊： 把msg消息發(fā)送給每一個用戶。其中allclients是ServerHander的枚舉類型，可以指向每一個用戶。protected static void sendallclient(String msg) synchronized (clientlist)Enumeration allclients=clientlist.elements();while(allclients.hasMoreElements()ServerHander serh=(ServerHander)allclients.nextElement();tryserh.out.writeUTF(msg);serh.out.flush();catch(IOException exc)errupt();3.Sendclientlist模塊：更新用戶列表，當(dāng)有新用戶上線時，對以前的用戶的好友列表，加上這個新用戶名字，對于這個新用戶，加上所有用戶的名字。實現(xiàn)方法是在名字信息后面加上“$”關(guān)鍵字，這樣客戶端接收到這個關(guān)鍵字時，做相應(yīng)處理。public static synchronized void sendclientlist()for(int j=0;jclientlist.size();j+)ServerHander allclients1=clientlist.elementAt(j); if(j=clientlist.size()-1) /若是新增用戶，把vector中的所有用戶都發(fā)送過去 for(int i = 0;iclientlist.size();i+) ServerHander allclients2=clientlist.elementAt(i); try allclients1.out.writeUTF(allclients2.who+$); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) errupt(); else /老用戶，只增加新來的用戶 ServerHander allclients3=clientlist.lastElement(); try allclients1.out.writeUTF(allclients3.who+$); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) errupt(); 4.ServerHander模塊: 關(guān)鍵模塊，與客戶端進行消息的交互，相互加關(guān)鍵字，解密關(guān)鍵字，做到上下線提醒，群聊，私聊等功能。創(chuàng)建ServerHander的Vector對象，可以方便用戶管理，Vector對象是可變數(shù)組，而且支持線程同步，適合在網(wǎng)絡(luò)編程中使用。對用戶發(fā)送過來的消息通過關(guān)鍵字進行解析，前面的字符串為發(fā)送的消息，后面的字符串為發(fā)送對象，若發(fā)送給所有人，則直接發(fā)送，若發(fā)送給某個人，則在發(fā)送的消息后面再加上關(guān)鍵字，讓客戶端去解析。有用戶下線，發(fā)送下線消息，通過下線關(guān)鍵字，可以在客戶端更新用戶列表。class ServerHander extends ThreadSocket socket;DataInputStream in;DataOutputStream out;String who;protected static Vectorclientlist=new Vector() ; /把用戶線程放入可變對象數(shù)組public ServerHander(String name,Socket socket) throws IOExceptionthis.who = name;this.socket = socket;in =new DataInputStream(new BufferedInputStream(socket.getInputStream();out =new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream();public void run()try clientlist.addElement(this); /VECTOR中增加新線程 sendallclient(who+ 上線); sendclientlist(); /為每一個客戶端更新在線用戶 while(true) String msg=in.readUTF(); int index = msg.lastIndexOf(); /對客戶端發(fā)過來的信息做相應(yīng)的處理 String str = msg.substring(index+1,msg.length(); /取得發(fā)送對象和發(fā)送的消息 msg=msg.substring(0,index); if(str.equals(所有人)=false) sendallclient(who+ 對+str+ 說: +msg+); /不是發(fā)給所有人則增添標記 else sendallclient(who+ 對所有人 說: +msg); catch(IOException e)System.out.println(error);finallyclientlist.removeElement(this);System.out.print(Client +(ip:+socket.getInetAddress()+)+who+ 退出!+n);sendallclient(who+ 下線);trysocket.close();catch(IOException ex)System.out.println(clsing);3.2 客戶端實現(xiàn) 1.ServerFrame窗口界面模塊：有一個消息顯示文本區(qū)域，消息發(fā)送框，發(fā)送按鈕，好友列表下拉框，一條標簽用來顯示在線人數(shù)，文本區(qū)域添加在JscrollPane上，這樣，無論消息有多長，多寬，都能顯示出來，如果沒添加的話，消息一多，就顯示不出了，這個小細節(jié)，很多人都沒注意。class ServiceFrame extends Frame JTextArea showAT; JTextField sendFD; JComboBox friendlist; JButton but; JLabel showCount; JScrollPane textAreaScrollPane; JPanel textFieldPanel = new JPanel(); public ServiceFrame (String winname)super(winname); /繼承父類的名字setSize(500,400);textFieldPanel.setLayout(new FlowLayout(0,10,10);showAT = new JTextArea(400,400);showAT.setEditable(false);textAreaScrollPane = new JScrollPane(showAT);add(textAreaScrollPane, BorderLayout.CENTER);add(textFieldPanel, BorderLayout.SOUTH);friendlist = new JComboBox();friendlist.addItem(所有人);textFieldPanel.add(friendlist);sendFD = new JTextField(20);textFieldPanel.add(sendFD);but = new JButton(發(fā)送);but.setMnemonic(KeyEvent.VK_ENTER);textFieldPanel.add(but);showCount = new JLabel(在線人數(shù):1);textFieldPanel.add(showCount); show();按鈕監(jiān)聽事件：當(dāng)按下按鈕，把發(fā)送文本框的消息再加上當(dāng)前選擇的發(fā)送對象寫入輸出流，中間用關(guān)鍵字隔開，在服務(wù)端方便解析。class ActListener implements ActionListener Client client; ServiceFrame sframe; public ActListener(Client c,ServiceFrame sf) client=c; sframe=sf; public void actionPerformed(ActionEvent e) /發(fā)送信息，并以作為私聊標記client.send(sframe.sendFD.getText().trim()+sframe.friendlist.getSelectedItem(); sframe.sendFD.setText( ); 退出事件：添加退出功能，不然直接點叉叉退出，會報錯。class ExitListener extends WindowAdapterClient client;public ExitListener(Client c) client=c; public void windowClosing(WindowEvent e)client.close();System.exit(0);2.Client類模塊：關(guān)鍵模塊，通過服務(wù)器IP地址與端口建立連接，在控制臺輸入名字，發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器會進行上線提醒與更新用戶列表的操作。public class Client public ServiceFrame sf; private Socket csocket; private DataInputStream in; private DataOutputStream out; public static void main(String args) BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in); System.out.println(請輸入一個名字: ); String who= ; try who=in.readLine().trim(); /控制臺獲得名字 catch(IOException e) e.printStackTrace(); new Client(who,,9992); 在Client的構(gòu)造函數(shù)中實現(xiàn)對服務(wù)器消息的解析，接受消息str11. 若str1以$結(jié)尾，說明是有用戶上線，在所有用戶消息區(qū)域顯示該消息，并且更新每一個用戶的好友列表。2. 若str1以結(jié)尾，說明這是一條私聊消息，解析其中的名字信息，若該用戶的名字在里面，才顯示該消息。3. 若str1以下線結(jié)尾，說明有用戶下線，在所有用戶消息區(qū)域顯示該消息，并在所有用戶的用戶列表中刪除該用戶的信息最后，顯示當(dāng)前在線人數(shù)。public Client(String who,String server,int port) sf=new ServiceFrame(who+ 的客戶端); String str1 = null; sf.but.addActionListener(new ActListener(this,sf); sf.addWindowListener(new ExitListener(this); try csocket =new Socket(server,port); in=new DataInputStream(new BufferedInputStream(csocket.getInputStream(); out=new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(csocket.getOutputStream(); out.writeUTF(who); out.flush(); /名字發(fā)給服務(wù)器 while(true) str1 = in.readUTF(); /重點！，服務(wù)器端發(fā)來的消息 if(str1.endsWith($) /若以$結(jié)尾，則增添用戶 int index = str1.lastIndexOf($); String str2 = str1.substring(0,index); sf.friendlist.addItem(str2.trim(); else if(str1.endsWith() /以結(jié)尾為私聊信息 str1=str1.substring(0,str1.length()-1); if(str1.contains(who) sf.showAT.append(- +str1+n); else if(str1.endsWith(下線) /用戶下線，刪除此用戶 int index = str1.lastIndexOf(下線); String str2 = str1.substring(0,index); sf.friendlist.removeItem(str2.trim(); sf.showAT.append(- +str1+n); sf.showCount.setText(在線人數(shù):+(sf.friendlist.getItemCount()-1); /動態(tài)更新在線人數(shù) catch(Exception e) System.out.println(Server Error); this.close(); System.exit(0); 第四章 運行結(jié)果1.服務(wù)器控制臺顯示并記錄登錄，退出信息。2.在客戶端控制臺輸入名字進入聊天室。 3.聊天界面顯示客戶端名字，好友列表，在線人數(shù)等信息。4.私聊，群聊顯示，若選擇所有人則為群聊，選擇某一個人，則為私聊。如下圖，群聊消息，在所有客戶端都顯示，私聊信息只會在發(fā)送者與接受者中顯示。 5.人數(shù)動態(tài)刷新。 第五章 課程設(shè)計總結(jié)從收到題目的茫然無措，不知從何下手，到最后交出的成果，真的讓我學(xué)到了很多，可能比一學(xué)期的JAVA和網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計中學(xué)到的關(guān)于TCP協(xié)議的知識還要多，所以很感謝這次課程設(shè)計，有效果也很有意義，某種程度上比上課效果還好。說說完成課程設(shè)計的整個過程吧。剛看到可以選擇的六個題目時，猶如晴天霹靂，別說用代碼實現(xiàn)了，連題目要求都不理解，上課恍惚聽老師提到過這個知識點，可是重要的內(nèi)容卻一點也不知道，而且，由于要做圖形界面，所以用JAVA會更簡單點，但JAVA也忘得差不多了，所以只能從頭來過，剛開始的3周，一點有關(guān)課程設(shè)計的代碼都沒寫，拿著一本從零開始學(xué)JAVA把JAVA基礎(chǔ)知識，尤其是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)編程，線程，圖形界面的知識，狠狠地補了一把，終于更看懂一些程序結(jié)構(gòu)清晰，沒有反射，泛型等高端用法的程序了。在這過程中發(fā)現(xiàn)，做一個普通的網(wǎng)絡(luò)聊天室，似乎不要用太多網(wǎng)絡(luò)知識，懂得Socokt和TCP的使用即可，于是開始慢慢敲代碼了。先把服務(wù)器與客戶端搭建起來，只能實現(xiàn)連接上的作用，但什么功能都沒有，那時，以為能連接上了，那實現(xiàn)一些私聊，群聊的功能應(yīng)該很簡單，但現(xiàn)實確是，只能腦中想象，真的用代碼實現(xiàn)，卻總是錯誤百出，做的心灰意冷，尤其是私聊功能的實現(xiàn)，剛開始，想讓服務(wù)器直接向接受者與發(fā)送者發(fā)送消息，但總是不如人意，折騰了大概一星期，才意識到TCP協(xié)議就是用自己定義的一些規(guī)則，在服務(wù)器與客戶端之間傳遞消息，可以添加關(guān)鍵字，再解析。于是才解決私聊問題，然后添加好友列表與更新好友的功能也在跌跌撞撞中實現(xiàn)了。窗口的布局，剛開始想用網(wǎng)格包布局，但用的很不熟練，導(dǎo)致布局不理想，無奈，只能用最基本的布局了，所以界面看上去很普通。想發(fā)送圖片，卻發(fā)現(xiàn)文本區(qū)域根本不能顯示圖片，能用JEditorPane實現(xiàn)，但有BUG，不知如何調(diào)試，書上，網(wǎng)上也沒找到能解決的辦法，只能放棄了。 課程設(shè)計在這種不斷學(xué)習(xí)與摸索中差不多完成了，說說這次課程設(shè)計的不足吧。1. 學(xué)過的知識不牢固，所以花費了大量時間用來學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，那些應(yīng)該在以前就掌握的。2. 程序界面很普通，像老師說的一樣，是最最古老的聊天系統(tǒng)，沒有什么花哨。3. 沒能實現(xiàn)附加功能，像加密傳輸，文件傳送等功能。其實，挺遺憾的，因為以前選修過密碼學(xué)，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的DES加密的。4. 沒有用到JDBC，把用戶信息存儲到數(shù)據(jù)庫表中，實行賬號密碼登錄，提高系統(tǒng)的安全性。做了這么多的課程設(shè)計，最大的體會就是用心去做，用心去學(xué)，你一定能學(xué)到很多知識，而且這是對學(xué)過的知識的應(yīng)用，所以比單一的上課更有意思。對于自己能獨立的完成課程設(shè)計，還是頗為滿意的，至少努力沒有白費，學(xué)到的知識也非常多，最重要的應(yīng)該是理解了TCP協(xié)議的原理，并學(xué)會了簡單的應(yīng)用，JAVA編程水平得到了一定的提高，面向?qū)ο蟮乃枷氡纫酝逦?。第六?附錄6.1參考文獻從零開始學(xué)JAVA 王發(fā)波 中國鐵道出版社Java 2實用教程 耿祥文 清華大學(xué)出版社6.2源代碼服務(wù)器代碼：package service;import java.io.*;import java.util.*;import .*;public class Server public Server(int port) throws IOExceptionServerSocket server=new ServerSocket(port);while(true)Socket conn=server.accept(); /建立客戶端套接字DataInputStream in =new DataInputStream(conn.getInputStream();String who=in.readUTF();System.out.print(Client +(ip:+conn.getInetAddress()+)+who+ 進入!+n);ServerHander cn=new ServerHander(who,conn);cn.start();public static void main(String args)throws IOExceptionnew Server(9992);class ServerHander extends ThreadSocket socket;DataInputStream in;DataOutputStream out;String who;protected static Vectorclientlist=new Vector() ; /把用戶線程放入可變對象數(shù)組public ServerHander(String name,Socket socket) throws IOExceptionthis.who = name;this.socket = socket;in =new DataInputStream(new BufferedInputStream(socket.getInputStream();out =new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream();public void run()try clientlist.addElement(this); /VECTOR中增加新線程 sendallclient(who+ 上線); sendclientlist(); /為每一個客戶端更新在線用戶 while(true) String msg=in.readUTF(); int index = msg.lastIndexOf(); /對客戶端發(fā)過來的信息做相應(yīng)的處理 String str = msg.substring(index+1,msg.length(); /取得發(fā)送對象和發(fā)送的消息 msg=msg.substring(0,index); if(str.equals(所有人)=false) sendallclient(who+ 對+str+ 說: +msg+); /不是發(fā)給所有人則增添標記 else sendallclient(who+ 對所有人 說: +msg); catch(IOException e)System.out.println(error);finallyclientlist.removeElement(this);System.out.print(Client +(ip:+socket.getInetAddress()+)+who+ 退出!+n);sendallclient(who+ 下線);trysocket.close();catch(IOException ex)System.out.println(clsing);/發(fā)送消息給所有用戶protected static void sendallclient(String msg) synchronized (clientlist)Enumeration allclients=clientlist.elements();while(allclients.hasMoreElements()ServerHander serh=(ServerHander)allclients.nextElement();tryserh.out.writeUTF(msg);serh.out.flush();catch(IOException exc)errupt();/更新用戶列表public static synchronized void sendclientlist()for(int j=0;jclientlist.size();j+)ServerHander allclients1=clientlist.elementAt(j); if(j=clientlist.size()-1) /若是新增用戶，把vector中的所有用戶都發(fā)送過去 for(int i = 0;iclientlist.size();i+) ServerHander allclients2=clientlist.elementAt(i); try allclients1.out.writeUTF(allclients2.who+$); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) errupt(); else /老用戶，只增加新來的用戶 ServerHander allclients3=clientlist.lastElement(); try allclients1.out.writeUTF(allclients3.who+$); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) errupt(); 客戶端代碼：package service;import java.io.*;import .*;import java.awt.*;import java.awt.event.*;import javax.swing.*;public class Client public ServiceFrame sf; private Socket csocket; private DataInputStream in; private DataOutputStream out; public static void main(String args) BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in); System.out.println(請輸入一個名字: ); String who= ; try who=in.readLine().trim(); /控制臺獲得名字 catch(IOException e) e.printStackTrace(); new Client(who,,9992); public Client(String who,String server,int port) sf=new ServiceFrame(who+ 的客戶端); String str1 = null; sf.but.addActionListener(new ActListener(this,sf); sf.addWindowListener(new ExitListener(this); try csocket =new Socket(server,port); in=new DataInputStream(new BufferedInputStream(csocket.getInputStream(); out=new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(csocket.getOutputStream(); out.writeUTF(who); out.flush(); /名字發(fā)給服務(wù)器 while(true) str1 = in.readUTF(); /重點！，服務(wù)器端發(fā)來的消息 if(str1.endsWith($) /若以$結(jié)尾，則增添用戶 int index = str1.lastIndexOf($); String str2 = str1.substring(0,index); sf.friendlist.addItem(str2.trim(); else if(str1.endsWith() /以結(jié)尾為私聊信息 str1=str1.substring(0,str1.length()-1); if(str1.contai