java实现聊天系统(计算机网络课程设计报告)[骄阳教育].doc

计算机网络课程设计报告 学生姓名 学 号 班 级 指导教师 设计时间 目录第一章 系统描述1.1设计目的31.2系统设计任务 31.3系统设计分析31.4系统功能分析4第二章 功能模块结构2.1模块划分52.2模块结构图52.1模块功能5第三章 模块算法实现3.1 服务器实现63.2 客户端实现9第四章 运行结果13第五章 课程设计总结17第六章 附录6.1 参考文献196.2 源代码19第一章 系统描述1.1设计目的1学习网络编程的知识，掌握网络编程的方法。2进一步掌握编程思想与编程技巧，做到模块化程序设计，3. 强化语言学习，尤其是Java的图形界面与多线程，需反复练习，熟练掌握。1.2系统设计任务聊天室软件的设计与开发：基本要求可以完成群聊、私人聊天，实时发送和显示聊天信息，完成好友列表；进一步要求带表情，附件发送，聊天信息的加密传送，设置黑名单等。学习通信编程Socket接口编程，使用TCP或UDP接口完成信息传送，利用多线程技术实现服务器端的多个TCP连接的建立。1.3系统设计分析一实现网络聊天室编程，关键在于Socket通信，程序的功能都是在Socket的基础上一层一层增加的。实现Socket通信的基本方法为以下4个步骤。（1） 在客户端与服务器端创建相应的ServerSockot/Socket实例。（2） 打开连接到Socket的输入输出流（3） 利用输入输出流，按照一定的协议（TCP协议）对Socket进行读写操作（4） 关闭输入输出流和Socket我们要实现的功能都是在第3步对Socket的输入输出流做相应的操作ServerSocket(port)Socket socket= ServerSocket.accept() 接收连接CloseOutputStream InputStreamServer通信过程Socket(host，port)与服务器建立连接CloseOutputStream InputStreamClient二 因为是多客户端，所以必须用线程进行控制，不同的处理线程为不同的客户服务，主线程只负责循环等待，处理线程负责网络连接，接受客户输入的信息，再做相应的处理。1.4系统功能分析本系统可以通过网络进行聊天，采用客户端服务器模式，所以程序简介清晰易懂，而且用户都是在客户端进行活动，方便对用户的管理，也使得程序运行与差错简单起来。采用了多线程技术，可以做到多人同时在线，提高了系统的性能，增强了系统的实用性。有简单的客户端界面，方便用户使用。采用的是TCP协议，这是可靠的，稳定的协议，这样不会丢失任何包，也就不会丢失任何信息。本系统实现的功能有：1. 用户名字登录2. 用户之间的群聊3. 用户之间的私聊4. 动态刷新并显示好友列表5. 显示在线人数6. 服务器可以显示用户在线状态7. 能够退出处理8. 用户上下线提醒第二章 功能模块结构2.1 模块划分 服务器： Server类模块，ServerHanderson模块，sendallclient模块，sendclientlist模块客户端：Client类模块, ServiceFrame窗口界面模块ServerHander模块2.2 模块结构图ServerHander模块Server模块ServerHander模块通信过程建立连接ServiceFrame模块Client模块2.3 模块功能服务器：1. Server类模块：与客户端建立连接，通过套接字获得名字，在控制端显示提示信息2. ServerHander模块：提供线程管理，实现多用户的管理。针对每一个用户发过来的消息，进行相应处理，再转发给客户。3. Sendallclient模块：给每个用户发送消息。4. Sendclientlist模块：每当有用户上线，更新每个用户的用户列表。客户端：1. Client类模块：与服务端建立连接，用户登录，实现消息的群聊，私聊，用户列表的更新等功能。2. ServiceFrame窗口界面模块：客户端窗口界面，实现用户友好，方便用户使用，在窗口上有消息显示，用户列表，在线人数等视图信息。第三章 模块算法实现3.1 服务器实现 1. Server类模块：创建ServerSocket,在指定端口监听，当有用户登录，接受套接字输入流，显示其登录信息，调用ServerHander线程进行管理。public Server(int port) throws IOExceptionServerSocket server=new ServerSocket(port);while(true)Socket conn=server.accept(); /接收客户端套接字DataInputStream in =new DataInputStream(conn.getInputStream();String who=in.readUTF();System.out.print("Client"+"(ip:"+conn.getInetAddress()+")"+who+" 进入!"+"n"); ServerHander cn=new ServerHander(who,conn);cn.start();2. Sendallclient模块： 把msg消息发送给每一个用户。其中allclients是ServerHander的枚举类型，可以指向每一个用户。protected static void sendallclient(String msg) synchronized (clientlist)Enumeration <ServerHander> allclients=clientlist.elements();while(allclients.hasMoreElements()ServerHander serh=(ServerHander)allclients.nextElement();tryserh.out.writeUTF(msg);serh.out.flush();catch(IOException exc)serh.interrupt();3.Sendclientlist模块：更新用户列表，当有新用户上线时，对以前的用户的好友列表，加上这个新用户名字，对于这个新用户，加上所有用户的名字。实现方法是在名字信息后面加上“$”关键字，这样客户端接收到这个关键字时，做相应处理。public static synchronized void sendclientlist()for(int j=0;j<clientlist.size();j+)ServerHander allclients1=clientlist.elementAt(j); if(j=clientlist.size()-1) /若是新增用户，把vector中的所有用户都发送过去 for(int i = 0;i<clientlist.size();i+) ServerHander allclients2=clientlist.elementAt(i); try allclients1.out.writeUTF(allclients2.who+"$"); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) allclients1.interrupt(); else /老用户，只增加新来的用户 ServerHander allclients3=clientlist.lastElement(); try allclients1.out.writeUTF(allclients3.who+"$"); allclients1.out.flush(); catch(IOException exc) allclients1.interrupt(); 4.ServerHander模块: 关键模块，与客户端进行消息的交互，相互加关键字，解密关键字，做到上下线提醒，群聊，私聊等功能。创建ServerHander的Vector对象，可以方便用户管理，Vector对象是可变数组，而且支持线程同步，适合在网络编程中使用。对用户发送过来的消息通过关键字进行解析，前面的字符串为发送的消息，后面的字符串为发送对象，若发送给所有人，则直接发送，若发送给某个人，则在发送的消息后面再加上关键字，让客户端去解析。有用户下线，发送下线消息，通过下线关键字，可以在客户端更新用户列表。class ServerHander extends ThreadSocket socket;DataInputStream in;DataOutputStream out;String who;protected static Vector<ServerHander>clientlist=new Vector<ServerHander>() ; /把用户线程放入可变对象数组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中增加新线程 sendallclient(who+" 上线"); sendclientlist(); /为每一个客户端更新在线用户 while(true) String msg=in.readUTF(); int index = msg.lastIndexOf(""); /对客户端发过来的信息做相应的处理 String str = msg.substring(index+1,msg.length(); /取得发送对象和发送的消息 msg=msg.substring(0,index); if(str.equals("所有人")=false) sendallclient(who+" 对"+str+" 说: "+msg+""); /不是发给所有人则增添标记 else sendallclient(who+" 对所有人 说: "+msg); catch(IOException e)System.out.println("error");finallyclientlist.removeElement(this);System.out.print("Client" +"(ip:"+socket.getInetAddress()+")"+who+" 退出!"+"n");sendallclient(who+" 下线");trysocket.close();catch(IOException ex)System.out.println("clsing");3.2 客户端实现 1.ServerFrame窗口界面模块：有一个消息显示文本区域，消息发送框，发送按钮，好友列表下拉框，一条标签用来显示在线人数，文本区域添加在JscrollPane上，这样，无论消息有多长，多宽，都能显示出来，如果没添加的话，消息一多，就显示不出了，这个小细节，很多人都没注意。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); /继承父类的名字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("发送");but.setMnemonic(KeyEvent.VK_ENTER);textFieldPanel.add(but);showCount = new JLabel("在线人数:1");textFieldPanel.add(showCount); show();按钮监听事件：当按下按钮，把发送文本框的消息再加上当前选择的发送对象写入输出流，中间用关键字隔开，在服务端方便解析。class ActListener implements ActionListener Client client; ServiceFrame sframe; public ActListener(Client c,ServiceFrame sf) client=c; sframe=sf; public void actionPerformed(ActionEvent e) /发送信息，并以作为私聊标记client.send(sframe.sendFD.getText().trim()+""+sframe.friendlist.getSelectedItem(); sframe.sendFD.setText(" "); 退出事件：添加退出功能，不然直接点叉叉退出，会报错。class ExitListener extends WindowAdapterClient client;public ExitListener(Client c) client=c; public void windowClosing(WindowEvent e)client.close();System.exit(0);2.Client类模块：关键模块，通过服务器IP地址与端口建立连接，在控制台输入名字，发送给服务器，服务器会进行上线提醒与更新用户列表的操作。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("请输入一个名字: "); String who=" " try who=in.readLine().trim(); /控制台获得名字 catch(IOException e) e.printStackTrace(); new Client(who,"127.0.0.1",9992); 在Client的构造函数中实现对服务器消息的解析，接受消息str11. 若str1以$结尾，说明是有用户上线，在所有用户消息区域显示该消息，并且更新每一个用户的好友列表。2. 若str1以结尾，说明这是一条私聊消息，解析其中的名字信息，若该用户的名字在里面，才显示该消息。3. 若str1以下线结尾，说明有用户下线，在所有用户消息区域显示该消息，并在所有用户的用户列表中删除该用户的信息最后，显示当前在线人数。public Client(String who,String server,int port) sf=new ServiceFrame(who+" 的客户端"); 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(); /名字发给服务器 while(true) str1 = in.readUTF(); /重点！，服务器端发来的消息 if(str1.endsWith("$") /若以$结尾，则增添用户 int index = str1.lastIndexOf("$"); String str2 = str1.substring(0,index); sf.friendlist.addItem(str2.trim(); else if(str1.endsWith("") /以结尾为私聊信息 str1=str1.substring(0,str1.length()-1); if(str1.contains(who) sf.showAT.append("- "+str1+"n"); else if(str1.endsWith("下线") /用户下线，删除此用户 int index = str1.lastIndexOf("下线"); String str2 = str1.substring(0,index); sf.friendlist.removeItem(str2.trim(); sf.showAT.append("- "+str1+"n"); sf.showCount.setText("在线人数:"+(sf.friendlist.getItemCount()-1); /动态更新在线人数 catch(Exception e) System.out.println("Server Error"); this.close(); System.exit(0); 第四章 运行结果1.服务器控制台显示并记录登录，退出信息。2.在客户端控制台输入名字进入聊天室。 3.聊天界面显示客户端名字，好友列表，在线人数等信息。4.私聊，群聊显示，若选择所有人则为群聊，选择某一个人，则为私聊。如下图，群聊消息，在所有客户端都显示，私聊信息只会在发送者与接受者中显示。 5.人数动态刷新。 第五章 课程设计总结从收到题目的茫然无措，不知从何下手，到最后交出的成果，真的让我学到了很多，可能比一学期的JAVA和网络课程设计中学到的关于TCP协议的知识还要多，所以很感谢这次课程设计，有效果也很有意义，某种程度上比上课效果还好。说说完成课程设计的整个过程吧。刚看到可以选择的六个题目时，犹如晴天霹雳，别说用代码实现了，连题目要求都不理解，上课恍惚听老师提到过这个知识点，可是重要的内容却一点也不知道，而且，由于要做图形界面，所以用JAVA会更简单点，但JAVA也忘得差不多了，所以只能从头来过，刚开始的3周，一点有关课程设计的代码都没写，拿着一本从零开始学JAVA把JAVA基础知识，尤其是关于网络编程，线程，图形界面的知识，狠狠地补了一把，终于更看懂一些程序结构清晰，没有反射，泛型等高端用法的程序了。在这过程中发现，做一个普通的网络聊天室，似乎不要用太多网络知识，懂得Socokt和TCP的使用即可，于是开始慢慢敲代码了。先把服务器与客户端搭建起来，只能实现连接上的作用，但什么功能都没有，那时，以为能连接上了，那实现一些私聊，群聊的功能应该很简单，但现实确是，只能脑中想象，真的用代码实现，却总是错误百出，做的心灰意冷，尤其是私聊功能的实现，刚开始，想让服务器直接向接受者与发送者发送消息，但总是不如人意，折腾了大概一星期，才意识到TCP协议就是用自己定义的一些规则，在服务器与客户端之间传递消息，可以添加关键字，再解析。于是才解决私聊问题，然后添加好友列表与更新好友的功能也在跌跌撞撞中实现了。窗口的布局，刚开始想用网格包布局，但用的很不熟练，导致布局不理想，无奈，只能用最基本的布局了，所以界面看上去很普通。想发送图片，却发现文本区域根本不能显示图片，能用JEditorPane实现，但有BUG，不知如何调试，书上，网上也没找到能解决的办法，只能放弃了。 课程设计在这种不断学习与摸索中差不多完成了，说说这次课程设计的不足吧。1. 学过的知识不牢固，所以花费了大量时间用来学习基础知识，那些应该在以前就掌握的。2. 程序界面很普通，像老师说的一样，是最最古老的聊天系统，没有什么花哨。3. 没能实现附加功能，像加密传输，文件传送等功能。其实，挺遗憾的，因为以前选修过密码学，应该能够实现简单的DES加密的。4. 没有用到JDBC，把用户信息存储到数据库表中，实行账号密码登录，提高系统的安全性。做了这么多的课程设计，最大的体会就是用心去做，用心去学，你一定能学到很多知识，而且这是对学过的知识的应用，所以比单一的上课更有意思。对于自己能独立的完成课程设计，还是颇为满意的，至少努力没有白费，学到的知识也非常多，最重要的应该是理解了TCP协议的原理，并学会了简单的应用，JAVA编程水平得到了一定的提高，面向对象的思想比以往更清晰了。第六章 附录6.1参考文献从零开始学JAVA 王发波 中国铁道出版社Java 2实用教程 耿祥文 清华大学出版社6.2源代码服务器代码：package service;import java.io.*;import java.util.*;import java.net.*;public class Server public Server(int port) throws IOExceptionServerSocket server=new ServerSocket(port);while(true)Socket conn=server.accept(); /建立客户端套接字DataInputStream in =new DataInputStream(conn.getInputStream();String who=in.readUTF();System.out.print("Client" +"(ip:"+conn.getInetAddress()+")"+who+" 进入!"+"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 Vector<ServerHander>clientlist=new Vector<ServerHander>() ; /把用户线程放入可变对象数组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中增加新线程 sendallclient(who+" 上线"); sendclientlist(); /为每一个客户端更新在线用户 while(true) String msg=in.readUTF(); int index = msg.lastIndexOf(""); /对客户端发过来的信息做相应的处理 String str = msg.substring(index+1,msg.length(); /取得发送对象和发送的消息 msg=msg.substring(0,index); if(str.equals("所有人")=false) sendallclient(who+" 对"+str+" 说: "+msg+""); /不是发给所有人则增添标记 else sendallclient(who+" 对所有人 说: "+msg); catch(IOException e)System.out.println("error");finallyclientlist.removeElement(this);System.out.print("Client" +"(ip:"+socket.getInetAddress()+")"+who+" 退出!"+"n");sendallclient(who+" 下线");trysocket.close();catch(IOException ex)System.out.println("clsing");/发送消息给所有用户protected static void sendallclient(String msg) synchronized (clientlist)Enumeration <ServerHander> allclients=clientlist.elements();while(allclients.hasMoreElements()ServerHander serh=(ServerHander)allclients.nextElement();tryserh.out.writeUTF(msg);serh.out.flush();catch(IO