基于java的聊天室客户端.docx

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基于java的聊天室客户端

河北农业大学

本科毕业论文（设计）

题目：

基于JAVA的聊天室—客户端

摘要

随着互联网的发展，网络聊天工具作为一种交流工具，已经受到网民的青睐。

目前，出现了很多功能强大的聊天工具，其中应用比较广泛的有腾讯QQ、MSN-Messager等等。

这个项目是用Java技术制作的，其中Java是一种程序设计语言，它具有简单的、面向对象、分布式、健壮性、安全性、可移植性等特点，并且提供了多线程的功能，使得在一个程序里可同时执行多个小任务，开发中利用了计算机网络编程的基本理论知识,如TCP/IP协议、客户端/服务器端模式（Client/Server模式）、网络编程的设计方法等。

在网络编程中对信息的读取、发送，是利用流来实现信息的交换，其中介绍了对实现一个系统的信息流的分析，包含了一些基本的软件工程的方法。

经过分析这些情况，该局域网聊天工具采用Eclipse为基本开发环境和Java语言进行编写，首先可在短时间内建立系统应用原型，然后，对初始原型系统进行不断修正和改进，同时，采用多线程、多任务的设计思想，开发出性能稳定，功能全面的服务器。

完整的实现系统的功能。

通过本次毕业设计可以学到如何应用和实现面向对象的各种方法，如何使用Eclipse集成开发环境来创建和开发项目，从而完整的实现整个系统的功能。

该系统主要包括了服务器端和客户端界面使用两部分，其中服务器端用来接收新用户的注册和注册用户的登录验证以及进行服务器信息和用户信息的管理，其中用到了Socket套接字建立服务器，服务器能读取、转发客户端发来的信息。

客户端通过注册界面让新用户进行注册；通过登录界面使用已注册的用户名和密码登录到聊天服务器；用户通过登录验证后即可进行在线聊天。

多用户的即时聊天功能必须使用Thread类来建立多线程。

本聊天系统采用Eclipse为基本的开发环境，用java语言进行程序的编写的。

关键词：

客户端/服务器，多线程，聊天，socket

ABSTRACT

WiththedevelopmentoftheInternet,thechattoolasacommunicationtool,hasbeenpopularlyacceptedbynetizensofallages.Atpresent,therearemanypowerfulchattools,ofwhichTencentQQ,MSN-Messageraremuchmoreprevalent.

ThisprojectiswithJavatechnologyproducedof,whichJavaisaprogramminglanguage,ithassimpleof,and-orientedobject,anddistributed,androbustsexual,andsecurity,andportability,features,andprovideshasmultithreadedoffeatures,makesinaprogramincanwhileimplementationmultiplesmalltask,developmentintheusinghascomputernetworkprogrammingofbasictheoryknowledge,asTCP/IPagreement,andclient/serverendmode（Client/Servermode）,andnetworkprogrammingofdesignmethod,.Read,sendtotheinformationinnetworkprogramming,istousestreamstoachievetheexchangeofinformation,whichheintroducedtotherealizationofasystemofinformationflowanalysis,containssomebasicsoftwareengineeringmethods.Afteranalysisofthesituation,usingEclipseasadevelopmentenvironmentandLANchattoolwrittenintheJavalanguage,firstofall,youcanbuildsystemsapplicationprototypeinashorttime,andthen,tokeeptheinitialprototypesystemfixesandimprovements,atthesametime,multithreaded,multitaskingdesignideas,developedastableperformance,full-featuredserver.Completesystemfunctionality.Thiscanlearnhowtoapplyforgraduationdesignandrealizationofobject-orientedmethods,howtousetheEclipseintegrateddevelopmentenvironmenttocreateanddevelopprojects,soastocompletetheentiresystemfunctionality.

Thesystemincludesbothserver-sideandclient-sideinterfaceusestwomainparts,whichservertousefornewuserregistrationsandregistereduserloginauthentication,andserverinformationanduserinformationmanagement,whichwasusedtoestablishServerSocket,theservercanreadthemessage,forwardedtotheclient.Registeredbytheclientinterfacestoregisternewusersthroughloginwitharegisteredusernameandpasswordtologontothechatserver;afteruserloginauthenticationforonlinechat.Multi-userchatThreadclassmustbeusedtocreatethreads.ThischatsystemusesEclipseasabasicdevelopmentenvironment,withprogramswrittenintheJavalanguage.

Keywords:

Client/server,multiplethreads,chat,socket

1．绪论1

1.1课题背景1

1.2课题研究的目的和意义1

1.3国内外概况2

1.4课题的主要研究工作2

2.系统开发环境与实用技术2

2.1本课题开发环境的选择2

2.2本课题开发工具的选择3

2.3Socket技术4

2.4多线程技术4

3.系统的分析与设计5

3.1系统的总体需求5

3.2客户端的功能6

3.3流程设计7

3.4分析Socket在客户端的开发流程8

3.5系统的设计方案8

3.6性能需求分析10

4.系统的实现10

4.1系统的模块分析10

4.2主要引入的包10

4.3主要代码11

4.4界面设计14

5.总结17

参考文献18

致谢18

1．绪论

随着信息科学的进步与互联网络的发展，虽然通过网络的聊天软件很多，但针对于内部系统的、局域网内的聊天和公司内部的上下级沟通的聊天通讯软件却很少。

所以开发一个此类型的即时通讯系统就变得非常有意义了。

而在技术选择上Java技术自然成为实现此系统的首选。

本文所介绍的网络聊天系统是基于JAVA编程语言开发设计的，其主要特性是能动态、实时的完成消息的传递，且具有高效的交互性，能更有效的处理客户请求，其运行时所需环境及工作流程和各模块的工作原理将在本文依次介绍，并且文中提供了部分程序源代码。

1.1课题背景

在这个信息极其发达的时代，我们目前可以用来进行信息交流的方法也非常多，比如电报、电话、电子邮件等通讯手段，但是这些或者不方便或者有局限性或者有费用的问题，比如电话就是属于费用比较高的一种方式，电子邮件则不是一种及时联系的手段，需要一定时间才能到达，只能作为一种辅助交流的手段。

但是，聊天室这个就能很好的解决这个问题，大家可以各自在不同的地点就可以在聊天室中发言，大家互相讨论，而且好的聊天室还有各种表情符号等可以加强我们的表达，并且费用低廉，信息交流速度快，只有这样，才能在这个涌动的社会中加强联系，创造出更多的财富。

1.2课题研究的目的和意义

近年来，随着Internet的迅速崛起，互联网已日益成为收集提供信息的最佳渠道并逐步进入传统的流通领域。

于是网络聊天室开始流行起来，越来越多的用户通过网络聊天畅谈自己的心扉。

随着越来越多的应用人群，开发一个网络聊天室是极其有意义的。

本课题主要介绍的是基于JAVA的网络聊天室的开发设计，其主要功能是能够动态、实时的完成信息的传递，并且具有高效的交互性和有效的处理用户请求，易于维护和更新。

为了更好的充实人们的生活，我特做此系统更满足人们在日常生活的需要和需求，也为了满足人们在信息流通方面的方便，使得人们更能分享互联网上的资源，使得的网络的意义更能充分的体现。

交流是系统的关键也是目的，它能让你在简单的对话中了解复杂的社会，多彩的世界，使得人与人之间的距离彻底拉近，就像是面对面的交谈，彼此之间没有界限，没有差别，只有心与心的共振。

1.3国内外概况

目前国内外做聊天系统的公司很多，产品也琳琅满目，国内有诸如腾讯QQ、新浪UC、网易泡泡等，国外有著名的MSN以及跨平台Gaim等。

本人取最具代表性的QQ和MSN进行了一些研究，作为我开发聊天系统的准备。

腾讯无疑是国内即时通讯市场的霸主，自从99年进入即时通讯领域并迅速占市场之后，其在国内用户数量始终高居榜首，即使近几年面对微软MSN的强大攻势，腾讯QQ的时常占有率依然稳步增长。

腾讯的成功与其对QQ的不断创新和完善是分不开的。

参考了许多网络上的资料，以及自己通过观察腾讯QQ运行时的各种细节。

可以确定腾讯QQ是以多服务器提供服务、服务器总控客户端、客户端之间UDP直连通信的。

并且在两个客户端之间不能建立直连的情况下，才由服务器进行中转通信。

1.4课题的主要研究工作

本系统是一个典型的聊天系统。

该程序分两大部分来编写，服务器端和客户端。

服务器端用来响应客户端所发出的请求，并把接受到客户端的响应分别作出响应的处理。

客户端用来接收用户的请求，然后做出相应的操作。

其中网络传输的实现和多线程技术是此聊天系统的核心部分，而Java提供的API函数中针对网络编程的Socket类正是针对网络编程的，Java语言是一种支持多线程的语言，多线程在服务器端主要是要满足支持多个用户的同时登陆，在客户端主要满足一对多的同时聊天。

2.系统开发环境与实用技术

2.1本课题开发环境的选择

在进行开发之前，首先决定的第一个问题就是该使用什么开发环境来编写，以目前常用的开发语言来讲有C/C++、NET技术、JAVA、VB几种。

还有Eclipse、JBuilder等，这些并不是语言，而是程序在构建程序时的“集成开发工具”，不过它们在开发设计的过程中也占有相应重要的角色，因为选用正确的集成开发工具，可以加速程序设计的进行、测试与排错，因而对整体进度具有决定性的影响。

1、就执行平台而言，必须考虑的问题之一是用户可能使用的操作系统。

用户可能使用的是Windows和Linux。

JAVA语言具有平台无关性，可以不需要任何修改就可以运行在支持JAVA的任何计算机上。

2、JAVA的Swing组件开发技术可以开发丰富的图形界面，并且SwingAPI类提供了丰富的外部接口和方法，可以方便实现系统功能。

3、就项目开发而言，纯粹的面向对象，加上数量巨大的类所提供的方法库的支持，使得利用JAVA开发各种应用程序，可以说是易如反掌。

此外，在程序除错、修改、升级和增加新功能等方面，因其面向对象的特性，使得这些维护也变得非常容易。

4、JAVA支持内在的多线程运行，提供分布式的并发机制，运行效率高。

5、异常处理，为了使Java程序更稳定、更安全，Java引入了异常处理机制。

能够在程序中产生异常情况的地方，执行相应的处理，不至于因突发或意外的错误造成执行中断或是死机。

通过这种异常处理，不仅能够清晰地掌握整个程序执行的流程，也使得程序的设计更为严谨。

6、高性能，Java可以在运行时直接将目标代码翻译成机器指令。

Sun用直接解释器一秒钟内可调用300，000个过程。

翻译目标代码的速度与C/C++的性能没什么区别。

7、网络功能，Java可以说是借助因特网而重获新生的，自然具备编写网络功能的程序。

不论是一般因特网/局域网的程序，如Socket、Email、基于Web服务器的Servlet、JSP程序，甚至连分布式网络程序，如CORBA、RMI等的支持也是非常丰富的，使用起来也很方便。

8、源回收处理，GarbageCollection是由JVM对内存实行动态管理的。

程序需要多少内存、哪些程序的内存已经不使用了，需要释放归还给系统，这些烦琐且危险的操作全部交由JVM去管理。

让我们能够更专心地编写程序，而不需要担心内存的问题。

内存的统一管理，对于跨平台也有相当大的帮助。

2.2本课题开发工具的选择

Java的开发工具有很多，而且各有优缺点，Eclipse是一个开放可扩展的集成开发环境（IDE）。

它不仅可以用于Java的开发，通过开发插件，它可以构建其他的开发工具。

Eclipse是开放源代码的项目，并可以免费下载。

支持最新的Java标准，并且缩短了开发周期。

一直以其友好的集成开发环境在业界受到广泛的赞誉，这也是Eclipse一直是广大程序员最喜爱的Java开发工具的原因之一。

Eclipse的可视化集成开发环境包括文本编辑、工程创建工具、对象浏览器和调试器等。

用户可以在集成开发环境中创建工程和打开功能，建立、打开和编辑文件，并可以编译、运行和调试应用程序。

可以说在Eclipse集成开发环境中开发Java程序，快速而且高效。

其主要特点如下：

开放的可扩展IDE

成功的底层图形界面API

强大的插件加载功能

可以通过导入一些CVS相关的插件来实现版本管理的便易性

2.3Socket技术

●Socket概述

套接字（Socket）技术用于实现网络上客户端程序和服务器端程序之间的连接，即网络上两个以双工方式通信的进程之间的连接端点称为套接字。

套接字相对URL而言是在较低层次上进行通信。

套接字是TCP/IP中的基本概念，它的作用类似于日常使用的插座，主要用来实现将TCP/IP包发送到指定的IP地址。

通过TCP/IPSocket可以实现可靠、双向、一致、点对点、基于流的主机和Internet之间的连接。

使用Socket可以用来连接Java的I/O系统到其他程序，这些程序可以在本地计算机上，也可以在Internet的远程计算机上。

利用Socket实现数据传送的基本原理

服务器程序启动后，服务器应用程序侦听特定端口，等待客户的连接请求，当一个连接请求到达时，客户和服务器之间建立一个通信连接，在连接过程中，客户被分配一个本地端口号与一个Socket连接，客户通过写Socket来通知服务器，服务器通过读Socket来获取信息。

类似地，服务器也获取一个本地端口号，它需要一个新的端口号来侦听原始端口上的其他连接请求。

服务器也给它的本地端口连接一个Socket并读写它，以便与客户通信。

应用程序一般仅在同一类的套接字之间通讯。

不过只要底层的通信协议允许，不同类型的套接字之间也可以通信。

套接字（Socket）的类型

Java中套接字一般有两种类型：

TCP套接字和UDP套接字。

TCP和UDP扮演相同角色，但做法不同。

两者都接收传输协议数据包并将其内容向前传送到表示层。

TCP把消息分解成数据包（数据报，datagrams）并在接收端以正确的顺序把它们重新装配起来。

TCP还处理对遗失数据包的重传请求。

有了TCP，位于上层的层要担心的事情就少多了。

UDP不提供装配和重传请求这些功能。

它只是向前传送信息包。

位于上层的层必须确保消息是完整的并且是以正确的顺序装配的。

一般而言，UDP强加给您的应用程序的性能开销更小，但只在应用程序不会突然交换大量数据并且不必装配大量数据报以完成一条消息的时候。

否则，TCP才是最简单或许也是最高效的选择。

2.4多线程技术

多线程，是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。

具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间运行多于一个线程，进而提升整体处理效能。

具有这种能力的系统包括对称多处理机、多内核处理器以及芯片级多处理（Chip-levelmultithreading）或同时多线程（Simultaneousmultithreading）处理器。

●多线程概述

多线程是这样一种机制，它允许在程序中并发执行多个指令流，每个指令流都称为一个线程，彼此间互相独立。

线程又称为轻量级进程，它和进程一样拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度，区别在于线程没有独立的存储空间，而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间，这使得线程间的通信远较进程简单。

多个线程的执行是并发的，也就是在逻辑上“同时”，而不管是否是物理上的“同时”。

如果系统只有一个CPU，那么真正的“同时”是不可能的，但是由于CPU的速度非常快，用户感觉不到其中的区别，因此我们也不用关心它，只需要设想各个线程是同时执行即可。

多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于，由于各个线程的控制流彼此独立，使得各个线程之间的代码是乱序执行的。

●在Java中实现多线程

Java提供了类java.lang.Thread来方便多线程编程，这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程，我们以后的讨论都将围绕这个类进行。

那么如何提供给Java我们要线程执行的代码呢？

让我们来看一看Thread类。

Thread类最重要的方法是run（），它为Thread类的方法start（）所调用，提供我们的线程所要执行的代码。

为了指定我们自己的代码，只需要覆盖它！

方法：

继承Thread类，覆盖方法run（），我们在创建的Thread类的子类中重写run（）,加入线程所要执行的代码即可。

3.系统的分析与设计

3.1系统的总体需求

人们日常生活中越来越多地使用新技术来为自己的工作和学习服务。

一个操作简单、界面友好、运行稳定的网络聊天室对于小型局域网内的用户可以起到很好的交流作用。

本聊天系统就是一个用于局域网的聊天系统，虽然聊天的基本功能和许多大型的聊天室相比该聊天系统比较简单，但能实现聊天的基本功能，可以公聊和私聊等，基于时间和技术的原因，很遗憾传送文件的功能尚未实现。

服务器端主要完成两个功能：

服务器信息管理和用户信息管理。

服务器端启动服务器与客户端进行连接。

客户端主要实现三个方面的功能：

用户注册、用户登录和用户聊天。

客户端申请与服务器端建立连接，当客户断与服务器端建立连接通道后就可以向服务器端发送登陆信息，然后客户端完成信息的编辑、发送和接受功能。

聊天系统

服务器端

客户端

服务器信息管理

用户信息管理

用户注册

用户登录

用户聊天

交互

图3.1系统的功能模块

3.2客户端的功能

服务器程序启动后，服务器应用程序侦听特定端口，等待客户的连接请求，当一个连接请求到达时，客户和服务器之间建立一个通信连接，连接成功后同时连接到服务器端的两个已注册用户就可以在聊天室进行聊天。

3.2.1用户注册

用户可以通过提供基本信息注册成为本聊天系统的合法用户。

（1）判断用户名、密码、头像、年龄等信息是否不为空。

（2）判断输入密码与判断密码是否一致。

（3）判断电子邮件是否为合法电子邮件。

3.2.2用户登录

注册用户可以通过输入用户名和密码登录聊天系统以便与其他用户聊天。

（1）判断用户名是否存在。

（2）判断登录的用户名和密码是否正确。

（3）退出登录程序。

（4）进入注册程序。

3.2.3用户聊天

登录聊天系统的用户可以进行群聊或者私聊。

（1）可以向登录聊天系统的个用户发送聊天信息进行群聊。

（2）可以向指定登录聊天系统用户发送信息进行私聊。

（3）可以查看时钟。

（4）可以保存用户聊天记录。

（5）可以清除屏幕信息。

3.3流程设计

聊天

结束

开始

输入登录信息

登录验证

登录成功？

是否注册？

注册

注册成功？

注册

填写注册信息

注册信息验证

通过验证

返回True

返回False

是

否

否

是

否

是

否

是

图3.2聊天系统流程图

3.4分析Socket在客户端的开发流程

Socket（套接字）用于实现网络上客户端程序和服务器端程序之间的连接。

客户端Socket应用程序与服务器端Socket应用程序的流程很相似，最大的差别在于：

（1）服务器端Socket应用程序主要用于侦听及接收客户端的连接，而客户端Socket应用程序则用于尝试与服务器端建立连接。

（2）客户端Socket应用程序发送信息指令至服务器端，并接收服务器端所返回的结果；而服务器端Socket应用程序则处理指令逻辑，并将结果或错误信息发送至客户端。

客户端应用程序首先通过socket函数建立客户端的socket，其主要目的是与指令的服务器端（指定主机的IP地址及通信端口号）建立连接，此操作由connect来完成。

当服务器端收到connect的连接请求时，则由服务器端建立连接。

建立客户端Socket应用程序的步骤大致如下：

（1）建立客户端的Socket，在建立时需指定欲连接服务器端的主机名称（或IP地址）与Internet服务的通信端口。

（2）发送特定信息或指令至服务器端。

（3）接收服务器端返回的执行结果或错误信息，并以特定格式显示。

（4）当客户端不需要服务器端的处理时，便关闭Socket通信连接。

3.5系统的设计方案

聊天系统的设计跟普通的网站设计有着许多不同的地方，普通网站设计所考虑的因素，例如，普通网站需要对布局进入大量美化以及动画设计等等，而聊天室只要提供满足访客双方直接实时聊天即可。

因此，在设计聊天系统的过程中，必须要考虑好以下几个设计要点：

实现思想

3.5.1实现思想

在Intern