UDP局域網(wǎng)聊天軟件的設(shè)計與開發(fā)報告

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用戶數(shù)據(jù)報是在運輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的。UDP

在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運輸層在收到

UDP

報文后，不需要給出任何確認。雖然

UDP

不提供可靠交付，但在某些情況下

UDP

是一種最有效的工作方式。雖然UDP

用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但

UDP

在某些方面有其特殊的優(yōu)點，它有即時通信的功能。比如說，使用聊天程序聊天的時候，省去的了跟對方通信的時候的鏈接的麻煩，直接進行通信。UDP

只在

IP

的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。UDP

使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時也不使用擁塞控制。UDP

是面向報文的。UDP

沒有擁塞控制，很適合多媒體通信的要求。UDP

支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。發(fā)送方

UDP

對應(yīng)用程序交下來的報文，在添加首部后就向下交付

IP

層。UDP

對應(yīng)用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。應(yīng)用層交給

UDP

多長的報文，UDP

就照樣發(fā)送，即一次發(fā)送一個報文。接收方

UDP

對

IP

層交上來的

UDP

用戶數(shù)據(jù)報，在去除首部后就原封不動地交付上層的應(yīng)用進程，一次交付一個完整的報文。Socket又稱作套接字，它是使用標準Unix文件描述符(filedescriptor)和其它程序通訊的方式。使用send()和recv()讓你更好的控制數(shù)據(jù)傳輸。在Java網(wǎng)絡(luò)編程中，socket相當于應(yīng)用程序的港口碼頭；在計算機網(wǎng)絡(luò)中，套接字由ip地址和端口號組成，為進程之間通信提供地址。兩個主機進行通信實際上就是兩個主機中的應(yīng)用進程互相通信，應(yīng)用進程之間的通信又稱為端到端的通信。為應(yīng)用進程之間的通信提供運輸服務(wù)的是運輸層的運輸協(xié)議，運輸層需要有兩種不同的運輸協(xié)議，即面向連接的TCP和無連接的UDP。在Java中，用于實現(xiàn)基于UDP的聊天程序，使用兩個重要的類（DatagramSocket類和DatagramPacket類）。DatagramSocket類表示用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報包的套接字。數(shù)據(jù)報套接字是包投遞服務(wù)的發(fā)送或接收點。每個在數(shù)據(jù)報套接字上發(fā)送或接收的包都是單獨編址和路由的。從一臺機器發(fā)送到另一臺機器的多個包可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達。在DatagramSocket上總是啟用UDP廣播發(fā)送。為了接收廣播包，應(yīng)該將DatagramSocket綁定到通配符地址。在某些實現(xiàn)中，將DatagramSocket綁定到一個更加具體的地址時廣播包也可以被接收。DatagramPacket類表示數(shù)據(jù)報包。數(shù)據(jù)報包用來實現(xiàn)無連接包投遞服務(wù)。每條報文僅根據(jù)該包中包含的信息從一臺機器路由到另一臺機器。從一臺機器發(fā)送到另一臺機器的多個包可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達。不對包投遞做出保證。服務(wù)程序工作在服務(wù)器的某個端口上，一旦啟動服務(wù)，它將在這個端口上監(jiān)聽，等待客戶程序發(fā)來請求，當有客戶連接到該端口，accept（）方法就返回一個Socket對象，可以用該對象獲得一個輸入輸出流。服務(wù)器的套接字用服務(wù)器套接字類（ServerSocket）來建立。具體實現(xiàn)如下：建立一個服務(wù)者，端口為5000。(2)服務(wù)者永遠等待，一旦客戶送來正確的請求，連接至該端口，accept（）方法就返回一個Socket對象。(3)用返回的Socket對象創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸入流類的實例in。用返回的Socket對象創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸出流的實例out。以上實例in和out是服務(wù)者用于從客戶接受輸入信息和向客戶程序發(fā)送信息所用。此外，還需要用方法readline（）和println（）讀取或輸出一行數(shù)據(jù)。(4)soc.close（）關(guān)閉Socket。算法流程圖本程序的核心算法流程圖如下圖所示：用戶1用戶1封裝數(shù)據(jù)報解析數(shù)據(jù)報目的IP與主機IP比較接受消息用戶2是否傳輸數(shù)據(jù)報丟棄發(fā)送數(shù)據(jù)報圖1程序算法流程圖三、源代碼importjava.awt.AWTEvent;importjava.awt.Color;importjava.awt.Dimension;importjava.awt.Rectangle;importjava.awt.TextArea;importjava.awt.Toolkit;importjava.awt.event.ActionEvent;importjava.awt.event.ActionListener;importjava.awt.event.WindowEvent;importjava.io.IOException;.DatagramPacket;.DatagramSocket;.InetAddress;.SocketException;importjavax.swing.JButton;importjavax.swing.JCheckBox;importjavax.swing.JFrame;importjavax.swing.JLabel;importjavax.swing.JOptionPane;importjavax.swing.JPanel;importjavax.swing.JTextField;@SuppressWarnings("serial")publicclassUDPextendsJFrame{ //創(chuàng)建主界面 staticJPanelmainPane; //創(chuàng)建“發(fā)送信息”標簽 JLabelsendMSGLabel=newJLabel("發(fā)送信息："); //創(chuàng)建“輸入對方ip地址”標簽 JLabelipAddressLabel=newJLabel(); //創(chuàng)建“群聊”標簽 JLabelqunLabel=newJLabel("群聊"); //創(chuàng)建發(fā)送文本框 JTextFieldsendMSGText=newJTextField(); //創(chuàng)建ip文本框 JTextFieldipAddressText=newJTextField(); //創(chuàng)建“發(fā)送”按鈕 JButtonsendMSGButton=newJButton("發(fā)送"); //創(chuàng)建“群聊”選擇框 JCheckBoxqunCB=newJCheckBox(); //創(chuàng)建聊天信息文本框 staticTextAreaMSGText=newTextArea(); //輸入端口 intIn=3001; //輸出端口 intOut=3000; //聲明發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包引用 staticDatagramPacketsendDP,getDP; //聲明發(fā)送和接收套接字引用 staticDatagramSocketsendDS,getDS; //界面開關(guān) staticbooleanpackFrame=false; //群聊開關(guān) staticbooleanisQun=false; //程序主方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //創(chuàng)建UDP類實例 UDPframe=newUDP(); //判定主界面是否以創(chuàng)建 if(packFrame){ frame.pack(); }else{ frame.validate(); } //放置窗體在屏幕中央 DimensionscreenSize=Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize(); DimensionframeSize=frame.getSize(); if(frameSize.height>screenSize.height){ frameSize.height=screenSize.height; } if(frameSize.width>screenSize.width){ frameSize.width=screenSize.width; } frame.setLocation((screenSize.width-frameSize.width)/2, (screenSize.height-frameSize.height)/2); frame.setVisible(true); //接受局域網(wǎng)消息 while(true){ try{ //創(chuàng)建接受字符串 Stringreceived=null; //創(chuàng)建接受數(shù)組 byte[]array=newbyte[100]; //創(chuàng)建接受數(shù)據(jù)包 getDP=newDatagramPacket(array,array.length); //創(chuàng)建接受套接字 getDS.receive(getDP); //判定消息是否為群發(fā) if(!getDP .getAddress() .toString() .equals("/"+InetAddress.getLocalHost().getHostAddress() .toString())){ //如果為私聊，則顯示以下消息 MSGText.append("\n"+getDP.getAddress().toString().substring(1)+"說:"); received=newString(getDP.getData(),0, getDP.getLength(),"UTF-8"); MSGText.append(received); } //捕獲異常 }catch(IOExceptionse){ se.printStackTrace(); } } } //重構(gòu)構(gòu)造方法 publicUDP(){ enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK); try{ //構(gòu)建主窗體 mainPane=(JPanel)this.getContentPane(); //設(shè)置主窗體的布局 mainPane.setLayout(null); //設(shè)置主窗體的大小 this.setSize(newDimension(363,500)); //設(shè)置標題 this.setTitle("基于UDP的局域網(wǎng)聊天室"); //設(shè)置ip輸入框的文字為“輸入對方IP地址” ipAddressLabel.setText("輸入對方IP地址："); //設(shè)置ip地址標簽的位置 ipAddressLabel.setBounds(newRectangle(12,20,109,23)); //設(shè)置ip地址輸入框的位置 ipAddressText.setBounds(newRectangle(123,20,120,19)); //設(shè)置群聊標簽的位置 qunLabel.setBounds(270,20,40,20); //設(shè)置群聊選擇框的位置 qunCB.setBounds(295,20,20,20); //為群聊選擇框添加監(jiān)聽器 qunCB.addActionListener(newActionListener(){ //重寫處理方法 @Override publicvoidactionPerformed(ActionEvente){ //將群聊選擇框反選 isQun=!isQun; //設(shè)置ip地址輸入框為不可用 ipAddressText.setEditable(!isQun); } }); //設(shè)置聊天記錄框的位置 MSGText.setBounds(newRectangle(11,60,333,355)); //設(shè)置聊天記錄框為可用 MSGText.setEditable(false); //設(shè)置聊天記錄框背景色為白色 MSGText.setBackground(Color.white); //設(shè)置發(fā)送消息標簽的位置 sendMSGLabel.setBounds(newRectangle(13,430,65,20)); //設(shè)置發(fā)送文本框的位置 sendMSGText.setBounds(newRectangle(80,430,190,20)); //設(shè)置發(fā)送按鈕的位置 sendMSGButton.setBounds(newRectangle(280,430,65,20)); //添加發(fā)送按鈕的監(jiān)聽器 sendMSGButton .addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener(){ //重寫處理方法 publicvoidactionPerformed(ActionEvente){ try{ //判定是否為群聊消息 if(isQun){ //如果是群聊，則顯示以下消息 MSGText.append("\n您對大家說:" +sendMSGText.getText()); //創(chuàng)建比特數(shù)組 bytedata[]=sendMSGText.getText() .getBytes("UTF-8"); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包 sendDP=newDatagramPacket( //數(shù)據(jù) data, //數(shù)據(jù)長度 data.length, //ip地址 InetAddress .getByName("55"), //輸出端口 In); //發(fā)送數(shù)據(jù)包 sendDS.send(sendDP); }else{ //如果是私聊，則顯示以下消息 MSGText.append("\n您對" +ipAddressText.getText()+"說:" +sendMSGText.getText()); //創(chuàng)建比特數(shù)組 bytedata[]=sendMSGText.getText() .getBytes("UTF-8"); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)包 sendDP=newDatagramPacket( //數(shù)據(jù) data, //數(shù)據(jù)長度 data.length, //ip地址 InetAddress.getByName(ipAddressText .getText()), //輸出端口 In); //發(fā)送數(shù)據(jù)包 sendDS.send(sendDP); } //捕獲異常 }catch(IOExceptionexc){ System.out.println("您不在局域網(wǎng)！"); } //清空發(fā)送消息文本框內(nèi)容 sendMSGText.setText(""); } }); //把ip地址標簽添加進主界面 mainPane.add(ipAddressLabel,null); //把發(fā)送消息標簽添加進主界面 mainPane.add(sendMSGLabel,null); //把發(fā)送消息文本框添加進主界面 mainPane.add(sendMSGText,null); //把ip地址輸入框添加進主界面 mainPane.add(ipAddressText,null); //把消息記錄框添加進主界面 mainPane.add(MSGText,null); //把發(fā)送按鈕添加進主界面 mainPane.add(sendMSGButton,null); //把群聊標簽添加進主界面 mainPane.add(qunLabel,null); //把群聊選擇框添加進主界面 mainPane.add(qunCB); //設(shè)置各組件為可見 this.setVisible(true); try{ //創(chuàng)建發(fā)送端口套接字 sendDS=newDatagramSocket(Out); //創(chuàng)建接受端口套接字 getDS=newDatagramSocket(In); //異常捕獲 }catch(SocketExceptionse){ se.printStackTrace(); //捕獲異常后退出系統(tǒng) System.exit(0); } //捕獲異常 }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); } } //重載關(guān)閉按鈕函數(shù) protectedvoidprocessWindowEvent(WindowEvente){ cessWindowEvent(e); if(e.getID()==WindowEvent.WINDOW_CLOSING){ System.exit(0); } }}運行結(jié)果軟件運行出事界面如下：圖2軟件初始界面之后輸入對方ip地址，在下面的輸入框內(nèi)輸入想要說的文字：圖3輸入ip地址點擊“發(fā)送”按鈕，發(fā)送消息：圖4點擊“發(fā)送”按鈕接收到對方的信息：圖5收到對方私聊信息勾選群聊選項，輸入想說的話：圖6發(fā)送群聊信息收到其他人的群聊信息：圖7收到群聊信息五、遇到的問題及解決這部分我主要遇到了如下兩個問題，其內(nèi)容與解決方法如下所列：1.程序無法發(fā)送和接收數(shù)據(jù)解決方法：沒有弄明白DatagramPacket和DatagramSocket的用法和區(qū)別。DatagramPacket和DatagramSocket都存在中。DatagramPacket表示存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報，DatagramSocket表示接受或發(fā)送數(shù)據(jù)報的套接字。DatagramPacket實例，并將其作為參數(shù)傳遞給DatagramSocket類的send()方法。接收信息時，Java程序首先創(chuàng)建一個DatagramPacket實例，該實例中預(yù)先分配了一些空間（一個字節(jié)數(shù)組byte[]），并將接收到的信息存放在該空間中。然后把該實例作為參數(shù)傳遞給DatagramSocket類的receive()方法。除傳輸?shù)男畔⒈旧硗?，每個DatagramPacket實例中還附加了地址和端口信息，其具體含義取決于該數(shù)據(jù)報文是被發(fā)送還是被接收。若是要發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，DatagramPacket實例中的地址則指明了目的地址和端口號，若是接收到的數(shù)據(jù)報文，DatagramPacket實例中的地址則指明了所收信息的源地址。因此，服務(wù)器端可以修改接收到的DatagramPacket實例的緩存區(qū)內(nèi)容，再將這個實例連同修改后的信息一起，發(fā)回給它的源地址。Java使用DatagramSocket代表UDP協(xié)議的Socket，DatagramSocket本身只是碼頭，不維護狀態(tài)，不能產(chǎn)生IO流，它的唯一作用就是接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報，Java使用DatagramPacket來代表數(shù)據(jù)報，DatagramSocket接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)都是通過DatagramPacket對象完成的。2.在程序中加入圖片，用代碼讀取圖片路徑設(shè)置為絕對路徑，導(dǎo)致程序移動之后，圖片文件無法被讀取。解決辦法：從網(wǎng)上搜索資料，參考大神博客，真正理解什么是絕對路徑和相對路徑的區(qū)別以及在項目開發(fā)中用法的不同。所謂的絕對路徑，就是文件在整個文件系統(tǒng)的全路徑，如在Windows下，D:\JAVA\MyEclipse\MyEclipse10這個文件夾或者D:\JAVA\MyEclipse\MyEclipse10\myeclipse.exe這個文件，都是以全路徑名的形式出現(xiàn)的。只是在Java代碼中，\是必須轉(zhuǎn)義的，所以我們寫絕對路徑時，總會D:\\JAVA\MyEclipse\\MyEclipse10\\myeclipse.exe。如代碼中：Filefile04=newFile("C:\\test1\\test101\\SeProjectFileDemo04.txt");Filefile05=newFile(dirAbsPath05,"SeProjectFileDemo05.txt");這兩種都是絕對路徑的寫法，其中前者中C:\\test1\\test101\\的目錄必須事先已經(jīng)存在者兩個目錄，后者dirAbsPath05也必須是已經(jīng)創(chuàng)建好的目錄，如代碼中就Filedir05=newFile("C:\\test2\\test201");if(!dir05.exists())dir05.mkdirs();所謂的相對路徑，就是相對某個目錄的情況下，某個資源文件的短名稱，這其中就涉及到參考誰的問題了。如：如果我說，以后你們寫相對路徑，都是以D:\\JAVA\MyEclipse\\MyEclipse10這個目錄為參考點，那么Filefile=newFile("myeclipse.exe");中的"myeclipse.exe"就是一個相對路徑的寫法。六、心得體會這次的課程設(shè)計，我覺得還是很成功的。先是成功實現(xiàn)了此次設(shè)計的要求，另外我還添加了群聊功能。一開始并不打算選這個題目的時候，后來只是抱著試試看的心理，這部分的知識應(yīng)該說是沒有學(xué)過，老師上課也沒有講這個SOCKET套接字的部分，是要我們課后自己看的。我只好把書上的一段基于客戶-服務(wù)器端的計算三角形面積的java代碼先調(diào)試一下，熟悉一下代碼運行的效果，給我一點思路。再根據(jù)這個程序的框架，來編寫代碼，但是后來發(fā)現(xiàn)自己編代碼并不簡單，折騰了好久也沒成功，覺得自己的設(shè)計思路有點偏差，所以才導(dǎo)致這個程序的失敗，看來把理論變成實踐可真不是一件簡簡單單就能完成的事。

接下來的幾