根据Socket的聊天室C版.docx
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根据Socket的聊天室C版
一、服务器/客户端聊天室模型
1.首先启动聊天室服务器，使得TcpListener开始监听端口，此时TcpListener会进入Pending状态，等待客户端连接；
2.其次，当有客户端连接后，通过AccepSocket返回与客户端连接的Socket对象，然后通过读写Socket对象完成与聊天室客户端的数据传输。
聊天室客户端成功启动后，首先创建一个Socket对象，然后通过这个Socket对象连接聊天室服务器，连接成功后开通Socket完成数据的接收和发送处理。
二、系统功能设计
本设计为一个简单的聊天室工具，设计基本的聊天功能，如聊天、列表维护等。
系统主要为两大块：
聊天室服务器及聊天室客户端。
服务器界面设计如下：
客户端界面设计如下：
三、聊天协议的应答
A—网络—B
主机与主机通信主要识别身份（标识设备用IP）及通信协议
网络应用程序——端口号——接收数据
注：
1.IP地址是总机，端口号是分机（传输层）
2.端口号为16位二进制数，范围0到65535，但实际编程只能用1024以上端口号
Socket编程
首先，我们了解常用网络编程协议。
我们用得最多的协议是UDP和TCP，UDP是不可靠传输服务，TCP是可靠传输服务。
UDP就像点对点的数据传输一样，发送者把数据打包，包上有收信者的地址和其他必要信息，至于收信者能不能收到，UDP协议并不保证。
而TCP协议就像（实际他们是一个层次的网络协议）是建立在UDP的基础上，加入了校验和重传等复杂的机制来保证数据可靠的传达到收信者。
一个是面向连接一个无连接，各有用处，在一些数据传输率高的场合如视频会议倾向于UDP，而对一些数据安全要求高的地方如下载文件就倾向于TCP。
Socket————网络应用程序
电话机————访问通信协议
聊天协议的应答：
聊天状态：
CLOSED和CONNECTED状态
执行CONN命令后进入CONNECTED状态，执行下列命令：
CONN:
连接聊天室服务器
JOIN:
加入聊天（通知其他用户本人已经加入聊天室服务器）
LIST:
列出所有的用户（向客户端发送全部的登录用户名字）
CHAT:
发送聊天信息（公开的聊天信息）
PRIV:
进行私聊（三个参数：
私聊信息用户；接收私聊信息用户；发送信息）
EXIT:
客户端向服务器发送离开请求；
QUIT:
退出聊天，服务器向客户端发送退出命令（执行QUIT命令聊天状态变为CLOSED）
四、系统实现
服务器协议解析：
当有客户端连接聊天室服务器后，服务器立刻为这个客户建立一个数据接收的线程（多用户程序必备）。
在接收线程中，如果收到聊天命令，就对其进行解析处理，服务器可以处理五种命令：
CONN\LIST\CHAT\PRIV\EXIT。
服务器接收到CONN命令，就向其他用户发送JOIN命令告诉有用户加入，然后把当前的全部用户信息返回给刚刚加入的用户，以便在界面上显示用户列表。
当接收到EXIT命令后，就清除当前用户的信息，然后向其他用户发送QUIT命令，告诉其他用户退出了，这些用户的客户端把离开的用户从用户列表中删除。
聊天室客户端的协议解析：
当客户端连接到服务器后，服务器立刻建立一个数据接收的独立线程。
在接收线程中，如果收到了聊天命令，就对其进行解析处理。
聊天室客户端一共处理的命令有五种：
OK\ERR\LIST\JOIN\QUIT命令。
五、程序设计（代码）
服务器端设计：
引入网络操作命名空间System.Net、System.Net.Sockets；
线程处理命名空间System.Threading
第一步：
界面设计及类与相关成员的定义
对界面进行设计（简单）
对内部函数进行设计（要编写一个独立的类即Client类，封装了客户端的信息与连接，每一个客户进入聊天室，就创建一个Client对象，用于保存该用户的信息并接收用户数据和发送信息到客户端）
几个重要的类：
TcpListener类（服务器套接字创建）、Socket类
internalstaticHashtableclients=newHashtable（）;//clients数组保存当前在线用户的client对象
privateTcpListenerlistener;//该服务器默认的监听端口号
staticintMAX_NUM=100;//服务器可以支持的客户端的最大连接数
internalstaticboolSocketServiceFlag=false;//开始服务的标志
//获得本地局域网或者拨号动态分配的IP地址，在启动服务器时会用到IP地址
privatestringgetIPAddress（）
{
//获得本机局域网IP地址
IPAddress[]Addresslist=Dns.GetHostEntry（Dns.GetHostName（））.AddressList;
if（Addresslist.Length<1）
{
return"";
}
returnAddresslist[0].ToString（）;
}
//获得动态的IP地址
privatestaticstringgetDynamicIPAddress（）
{
IPAddress[]Addresslist=Dns.GetHostEntry（Dns.GetHostName（））.AddressList;
if（Addresslist.Length<2）
{
return"";
}
returnAddresslist[1].ToString（）;
}
//服务器监听的端口号通过getValidPort（）函数获得
privateintgetValidPort（stringport）
{
intlport;
//测试端口号是否有效
try
{
//是否为空
if（port==""）
{
thrownewArgumentException（"端口号为空，不能启动服务器"）;
}
lport=System.Convert.ToInt32（port）;
}
catch（Exceptione）
{
Console.WriteLine（"无效的端口号：
"+e.ToString（））;
this.rtbSocketMsg.AppendText（"无效的端口号：
"+e.ToString（）+"\n"）;
return-1;
}
returnlport;
}
privatevoidbtnSocketStart_Click（objectsender,EventArgse）
{
intport=getValidPort（tbSocketPort.Text）;
if（port<0）
{
return;
}
stringip=this.getIPAddress（）;
try
{
IPAddressipAdd=IPAddress.Parse（ip）;
listener=newTcpListener（ipAdd,port）;//创建服务器套接字
listener.Start（）;//开始监听服务器端口
this.rtbSocketMsg.AppendText（"Socket服务器已经启动，正在监听"
+ip+"端口号：
"+this.tbSocketPort.Text+"\n"）;
//启动一个新的线程，执行方法this.StartSocketListen,
//以便在一个独立的进程中执行确认与客户端Socket连接的操作
Form1.SocketServiceFlag=true;
Threadthread=newThread（newThreadStart（this.StartSocketListen））;
thread.Start（）;
this.btnSocketStart.Enabled=false;
this.btnSocketStop.Enabled=true;
}
catch（Exceptionex）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（ex.Message.ToString（）+"\n"）;
}
}
//在新的线程中的操作，它主要用于当接收到一个客户端请求时，确认与客户端的链接
//并且立刻启动一个新的线程来处理和该客户端的信息交互
privatevoidStartSocketListen（）
{
while（Form1.SocketServiceFlag）
{
try
{
//当接收到一个客户端请求时，确认与客户端的链接
if（listener.Pending（））//确认是否有挂起的连接请求
{
Socketsocket=listener.AcceptSocket（）;//接收挂起的连接请求
if（clients.Count>=MAX_NUM）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（"已经达到了最大连接数：
"+MAX_NUM+",拒绝新的链接\n"）;
socket.Close（）;
}
else
{
//启动一个新的线程
//执行方法this.ServiceClient,处理用户相应的请求
ChatSever.Client.Clientclient=newChatSever.Client.Client（this,socket）;
ThreadclientService=newThread（newThreadStart（client.ServiceClient））;
clientService.Start（）;
}
}
Thread.Sleep（200）;//提高性能整体速度，原因不详
}
catch（Exceptionex）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（ex.Message.ToString（）+"\n"）;
}
}
}
privatevoidtbSocketPort_TextChanged（objectsender,EventArgse）
{
if（this.tbSocketPort.Text!
=""）
{
this.btnSocketStart.Enabled=true;
}
}
//下面为一些界面处理函数
privatevoidbtnSocketStop_Click（objectsender,EventArgse）
{
Form1.SocketServiceFlag=false;
this.btnSocketStart.Enabled=true;
this.btnSocketStop.Enabled=false;
}
publicvoidaddUser（stringusername）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（username+"已经加入\n"）;//将刚连接的用户名加入到当前在线用户列表中
this.lbSocketClients.Items.Add（username）;
this.tbSocketClientsNum.Text=System.Convert.ToString（clients.Count）;
}
publicvoidremoveUser（stringusername）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（username+"已经离开\n"）;//将刚连接的用户名加入到当前在线用户列表中
this.lbSocketClients.Items.Remove（username）;
this.tbSocketClientsNum.Text=System.Convert.ToString（clients.Count）;
}
publicstringGetUserList（）
{
stringRtn="";
for（inti=0;i{
Rtn+=lbSocketClients.Items[i].ToString（）+"|";
}
returnRtn;
}
publicvoidupdateUI（stringmsg）
{
this.rtbSocketMsg.AppendText（msg+"\n"）;
}
privatevoidForm1_FormClosing（objectsender,FormClosingEventArgse）
{
Form1.SocketServiceFlag=false;
}
//下面为Client类定义
publicclassClient
{
privatestringname;//保存用户名
privateSocketcurrentSocket=null;//保存与当前用户连接的Socket对象
privatestringipAddress;//保存用户的IP地址
privateForm1server;
//保存当前连接状态
//Closed--connected--closed
privatestringstate="closed";
publicClient（Form1server,SocketclientSocket）
{
this.server=server;
this.currentSocket=clientSocket;
ipAddress=getRemoteIPAddress（）;
}
publicstringName
{
get
{
returnname;
}
set
{
name=value;
}
}
publicSocketCurrentSocket
{
get
{
returncurrentSocket;//ipAddress
}
}
privatestringgetRemoteIPAddress（）
{
return（（IPEndPoint）currentSocket.RemoteEndPoint）.Address.ToString（）;
}
//SendToClient（）方法实现了向客户端发送命令请求的功能
privatevoidSendToClient（Clientclient,stringmsg）
{
System.Byte[]message=System.Text.Encoding.Default.GetBytes（msg.ToCharArray（））;
client.currentSocket.Send（message,message.Length,0）;
}
//ServiceClient方法用于和客户端进行数据通信，包括接收客户端的请求
//它根据不同的请求命令执行相应的操作，并将处理结果返回到客户端
//ServiceClient（）函数为服务器接收客户数据的线程主体，主要用来接收用户发送来的数据，并处理聊天命令
publicvoidServiceClient（）
{
string[]tokens=null;
byte[]buff=newbyte[1024];
boolkeepConnect=true;
//用循环来不断地与客户端进行交互，直到客户端发出“EXIT”命令
//将keepConnect职为false，退出循环，关闭连接，并中止当前线程
while（keepConnect&&Form1.SocketServiceFlag）
{
//tokens=null;
try
{
if（currentSocket==null||currentSocket.Available<1）
{
Thread.Sleep（300）;
continue;
}
//接收数据并存入BUFF数组中
intlen=currentSocket.Receive（buff）;
//将字符数组转化为字符串
stringclientCommand=System.Text.Encoding.Default.GetString（buff,0,len）;
//tokens【0】中保存了命令标志符（CONNCHATPRIVLIST或EXIT）
tokens=clientCommand.Split（newchar[]{'|'}）;
if（tokens==null）
{
Thread.Sleep（200）;
continue;
}
}
catch（Exceptione）
{
server.updateUI（"发送异常：
"+e.ToString（））;
}
}
//以上代码主要用于服务器初始化和接收客户端发送来的数据。
它在对用户数据进行解析后，把用户命令转换为数组方式。
if（tokens[0]=="CONN"）
{
//此时接收到的命令格式化为命令标识符CONN|发送者的用户名|tokens[1]中保存了发送者的用户名
this.name=tokens[1];
if（Form1.clients.Contains（this.name））
{
SendToClient（this,"ERR|User"+this.name+"已经存在"）;
}
else
{
HashtablesyncClients=Hashtable.Synchronized（Form1.clients）;
syncClients.Add（this.name,this）;
//更新界面
server.addUser（this.name）;
//对每一个当前在线的用户发送JOIN消息命令和LIST消息命令，以此来跟新客户端的当前在线用户列表
System.Collections.IEnumeratormyEnumerator=Form1.clients.Values.GetEnumerator（）;
while（myEnumerator.MoveNext（））
{
Clientclient=（Client）myEnumerator.Current;
SendToClient（client,"JOIN|"+tokens[1]+"|"）;
Thread.Sleep（100）;
}
//更新状态
state="connected";
SendToClient（this,"OK"）;
//向客户端发送LIST命令，以此更新客户端的当前在线用户列表
stringmsgUsers="LIST|"+server.GetUserList（）;
SendToClient（this,msgUsers）;
}
}
elseif（tokens[0]=="CHAT"）
{
if（state=="connected"）
{
//此时收到的命令的格式为：
命令标识符CHAT|发送者的用户名：
发送内容|向所有当前在线的用户转发此信息
System.Collections.IEnumeratormyEnumerator=Form1.clients.Values.GetEnumerator（）;
while（myEnumerator.MoveNext（））
{
Clientclient=（Client）myEnumerator.Current;
//将发送者的用户名：
发送内容转发给用户
SendToClient（client,tokens[1]）;
}
server.updateUI（tokens[1]）;
}
else
{
//senderrtoserver
SendToClient（this,"ERR|stateerror,pleaseloginfirst"）;
}
}
elseif（tokens[0]=="PRIV"）
{
if（state=="connected"）
{
//此时收到的命令的格式为：
命令标识符PRIV|发送者的用户名：
发送内容|
//tokens[1]中保存了发生者的用户名
stringsender=tokens[1];
//tokens[2]中保存了发送者的用户名
stringreceiver=tokens[2];
//tokens[3]中保存了发送的内容
stringcontent=tokens[3];
stringmessage=sender+"-->"+receiver+”:
”+content;
//仅将信息转发给法送者和接收者
if（Form1.clients.Contains（sender））
{
SendToClient（（Client）Form1.clients[sender],message）;
}
if（Form1.clients.Contains（receiver））
{
SendToClient（（Client）Form1.clients[receiver],message）;
}
server.updateUI（tokens[1]）;
}
else
{
//senderrtoserver
SendToClient（this,"ERR|stateerror,pleaseloginfirst"）;
}
}
elseif（tokens[0]=="EXIT"）
{//此时收到的命令的格式为：
命令标识符EXIT|发送者的用户名：
发送内容|
//向所有当前在线的用户发送该用户已离开的消息
if（Form1.clients.Contains（tokens[1]））
{
Clientclient=（Client）Form1.clients（tokens[1]））;
//将该用户对应Client对象从clients中删除
HashtablesyncClients=Hashtable.Synchronized（Form1.clients）;
syncClients.Remove（client.name）;
server.removeUser（client.name）;
//向客户端发送QUIT命令
stringmessage="QUIT|"+tokens[1]
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