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JAVA課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué)院:國(guó)際教育學(xué)院 專業(yè):電子商務(wù) 姓名:馬沖 陳月月 指導(dǎo)老師:程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)一開發(fā)背景：當(dāng)今很多單位都組建了自己的局域網(wǎng)，有些單位不允許員工上班時(shí)網(wǎng)上聊天，故在局域網(wǎng)的出口網(wǎng)關(guān)上只開通80端口，這給一些工作時(shí)需要交流信息或傳輸文件的工作人員帶來(lái)不便，他們很需要一個(gè)能在局域網(wǎng)內(nèi)交流信息的聊天軟件。還有現(xiàn)在大學(xué)生宿舍電腦的普及率很高，他們中有不少只接上了學(xué)校的局域網(wǎng)，而沒(méi)有繳費(fèi)上Internet網(wǎng)，因此他們也很需要一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的聊天件來(lái)交流信息。二開發(fā)目的：插上網(wǎng)線即可與同一局域網(wǎng)內(nèi)用戶聊天功能要求：i.打開程序自動(dòng)搜索好友無(wú)需登錄ii.能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單聊iii.能夠?qū)崿F(xiàn)文件傳輸iv.能動(dòng)態(tài)更新在線用戶列表三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思想整個(gè)系統(tǒng)分為服務(wù)器和客戶端，服務(wù)器端維護(hù)各個(gè)客戶端的信息?？蛻舳说乃行畔l(fā)往服務(wù)器端，再由服務(wù)器進(jìn)行消息的分析處理并做出相應(yīng)的控制，服務(wù)器端是所有信息的中心。服務(wù)器端可以查看所有用戶的聊天記錄，監(jiān)控所有用戶的狀態(tài)，發(fā)出用戶上線、離線提示等公告，客戶端則提供接收公告的功能。本課程設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)的具體功能要求，首先應(yīng)用Socket編程創(chuàng)建客戶端和服務(wù)器端，每多個(gè)客戶端服務(wù)器端就會(huì)相因的創(chuàng)建一個(gè)線程，它們之間通過(guò)這個(gè)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；然后在客戶端設(shè)置一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器，用于監(jiān)聽(tīng)服務(wù)器發(fā)來(lái)的消息。并根據(jù)消息做出不同的動(dòng)作。3.2系統(tǒng)功能該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單人聊天，在線用戶之間的群聊。為了加強(qiáng)之間的信息交流，還實(shí)現(xiàn)了用戶之間文件傳輸、語(yǔ)音聊天。在客戶端和服務(wù)器端都可以查看歷史消息、保存消息、清空消息。為了監(jiān)控用戶之間的狀態(tài)，服務(wù)器還可以實(shí)現(xiàn)踢掉用戶的功能，同時(shí)用局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)-2-戶時(shí)間文件傳輸?shù)男畔⒍紩?huì)在服務(wù)器上顯示。3.3系統(tǒng)架構(gòu)1） 選擇傳輸控制協(xié)議TCP使Java的Socket編程機(jī)制，分別建立客戶端與服務(wù)器端、語(yǔ)音傳輸使用的是UDP控制協(xié)議；2） 分別設(shè)計(jì)客戶端與服務(wù)器端的界面，并使用Java應(yīng)用程序用戶界面的開發(fā)工具包Swing進(jìn)行窗體界面的布局，以及實(shí)現(xiàn)部分窗口事件的相應(yīng)。3.4模塊設(shè)計(jì)3.4.1服務(wù)器端:主要實(shí)現(xiàn)向各個(gè)客戶端發(fā)布系統(tǒng)消息，接受來(lái)自客戶端的各種信息并分別處理。具體功能如下：連接控制：包括啟動(dòng)服務(wù)器、斷開服務(wù)器以及斷開某個(gè)客戶端的連接；管理作用：包括對(duì)參與聊天者的昵稱進(jìn)行修改以及向所有或某個(gè)客戶端發(fā)送消息，維護(hù)一個(gè)IP地址和昵稱所對(duì)應(yīng)的哈希表，以便定位到正確的客戶端，且有權(quán)強(qiáng)制修改用戶昵稱；刷新列表：在有用戶登陸或離開的時(shí)候?qū)崟r(shí)更新列表，并將信息反饋到各個(gè)客戶端；登陸信息：檢查用戶是否已登陸，如登錄，發(fā)消息通知所有用戶。同時(shí)刷新在線用戶列表；聊天記錄：能保存聊天記錄，實(shí)現(xiàn)消息的保存、清空以及查看等功能；消息處理：解析客戶端與服務(wù)器端的消息交互類型，做出相應(yīng)處理，能夠找到消息所對(duì)應(yīng)的接收端。3.4.2客戶端：主要實(shí)現(xiàn)向服務(wù)器端發(fā)布消息，并且對(duì)來(lái)自服務(wù)器的消息做出相應(yīng)的響應(yīng)。具體功能如下：連接功能：輸入服務(wù)器地址，實(shí)現(xiàn)登錄及斷開功能登錄設(shè)置：登錄時(shí)，發(fā)送消息使服務(wù)器端獲得相關(guān)登錄信息，昵稱及IP地址記錄到服務(wù)器端維持的哈希表，斷開后發(fā)送消息使IP地址及昵稱從哈希表中刪除；監(jiān)聽(tīng)作用：實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的消息進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的功能；消息處理：接收由服務(wù)器端發(fā)送來(lái)的信息，并做出相應(yīng)的響應(yīng)；聊天記錄：實(shí)現(xiàn)聊天記錄的保存、清空以及查看等功能；消息處理：相應(yīng)從服務(wù)器端接收到的消息交互類型，實(shí)現(xiàn)用戶與用戶之間的信息交互和文件交互；傳輸進(jìn)度：使用進(jìn)度條直觀地表示用戶與用戶間文件交互的進(jìn)度。文件傳輸：實(shí)現(xiàn)客戶端之間的文件發(fā)送與文件的接收功能。語(yǔ)音聊天：實(shí)現(xiàn)客戶端之間的語(yǔ)音聊天功能。局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)四、詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1服務(wù)器端4.1.1服務(wù)器該段功能由Server.java文件中的Server類實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程下：?jiǎn)?dòng)服務(wù)并接收連接：服務(wù)器的任務(wù)首先是建立一個(gè)由IP地址到昵稱的映射的哈希表，用于存放用戶的基本信息；啟動(dòng)服務(wù)器后，等候建立一個(gè)連接，然后用這個(gè)連接產(chǎn)生的Socket創(chuàng)建一個(gè)Client，同時(shí)檢查該用戶是否已存在哈希表中，若以存在，則提示該次連接請(qǐng)求失敗，從而實(shí)現(xiàn)限制IP的目的；若不存在，則將該IP地址及其昵稱或默認(rèn)昵稱的映射添加到哈希表中，接著服務(wù)器端向所有的用戶發(fā)送管理信息，提示有新的用戶登錄，并且將刷新后的用戶列表同時(shí)發(fā)送到各個(gè)客戶端。關(guān)閉服務(wù)：服務(wù)器端遍歷哈希表，關(guān)掉每一個(gè)用戶對(duì)應(yīng)的Socket，之后，關(guān)閉服務(wù)Server。管理作用之發(fā)送消息：服務(wù)器端解析由客戶端發(fā)送的請(qǐng)求，若控制字以“SPECIAL開頭，則通過(guò)控制字后的昵稱從哈希表中找到對(duì)應(yīng)的用戶，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端到客戶端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息交互；若不是以“SPECIAL”開頭，則實(shí)現(xiàn)消息的廣播發(fā)布。管理作用之修改昵稱：首先判斷新的昵稱是否在哈希表中存在，若已存在則給出錯(cuò)誤提示，否則通過(guò)該用戶的舊昵稱在哈希表中查找到該用戶，并用欲修改的昵稱替換掉原昵稱；接著刷新服務(wù)器端的用戶列表顯示，最后刷新客戶端的用戶列表顯示。管理作用之?dāng)嚅_連接：若要斷開某個(gè)客戶端與服務(wù)器的連接，首先向該用戶發(fā)送被管理員請(qǐng)出系統(tǒng)的信息，然后通過(guò)該用戶的昵稱從哈希表中找到對(duì)應(yīng)socket、service及IP地址等信息，再?gòu)拿恳豁?xiàng)信息對(duì)應(yīng)的列表里刪除該用戶的信息，最后關(guān)閉該用戶的socket，同時(shí)刷新服務(wù)器端以及各個(gè)客戶端的用戶列表顯示。在服務(wù)其中，需要同時(shí)處理多個(gè)客戶端的請(qǐng)求，因此此處用到了多線程處理機(jī)制。在服務(wù)器程序里創(chuàng)建單個(gè)ServerSocket，并調(diào)用accept（）來(lái)等候一個(gè)新連接，一旦accept（）返回，就取得結(jié)果獲得的socket，并用它新建一個(gè)線程，令其只為那個(gè)特定的客戶端服務(wù)，然后再調(diào)用accept（），等候下一次新的連接請(qǐng)求。4.1.2界面設(shè)計(jì)該段功能由ServerFrame.java文件中的ServerFrame類實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：窗口布局：服務(wù)器端窗口使用了BorderLayout事務(wù)管理器，把整個(gè)容器分成了五個(gè)區(qū)域：North、South、East、West和Center，每個(gè)區(qū)域放置一個(gè)面板，每個(gè)面板又分別使用不同的事務(wù)管理器放置其他組件，如按鈕、標(biāo)簽、文本框等，各個(gè)組將構(gòu)成了一個(gè)完整的服務(wù)器端界面。事件處理：通過(guò)Java的授權(quán)事件模型，針對(duì)組件send、Button1Button8，通過(guò)addXXXListener(主要運(yùn)用了addActionListener)方法注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器，并且實(shí)現(xiàn)ActionListener接口中的actionPerformed方法，這樣，當(dāng)組件觸發(fā)了相應(yīng)類型的事件后，此事件就會(huì)被傳送給已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器，事件監(jiān)聽(tīng)器負(fù)責(zé)處理事件。至此，局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了窗口對(duì)以下幾個(gè)事件的響應(yīng)：發(fā)送消息、保存消息清空消息、查看歷史消息、啟動(dòng)服務(wù)、關(guān)閉服務(wù)、斷開連接、修改昵稱。4.1.3功能函數(shù)該段功能由ChatTookit.java文件中的ChatTookit類實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：函數(shù)getAllNickname：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從IP地址昵稱對(duì)照哈希表中得到所有的昵稱的功能，函數(shù)原型如下publicstaticStringgetAllNickname(Hashtableip2nickname)函數(shù)sendInfoToAll：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)遍歷所有已連接的客戶端，并且發(fā)送輸入的信息的功能，函數(shù)原型如下：publicstaticvoidsendInfoToAll(ArrayListonLineUsers,Stringinfo)throwsIOException函數(shù)sendInfo：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)給某個(gè)特定用戶發(fā)送一條信息的功能，函數(shù)原型如下：publicstaticvoidsendInfo(Socketclient,Stringinfo)throwsIOException函數(shù)getIP：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從socket中得到用戶的ip地址的功能，函數(shù)原型如下：publicstaticStringgetIP(Socketsocket)函數(shù)getIP：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)hashtable中根據(jù)value得到key的功能，函數(shù)原型如publicstaticStringgetIP(Hashtableip2nickname,Stringnickname)函數(shù)getNickname：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)從socket和IP地址昵稱對(duì)照hashtable中得到用戶的昵稱的功能，函數(shù)原型如下：publicstaticStringgetNickname(Socketsocket,Hashtableip2nickname)函數(shù)updateOnLineUsersList：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)將在線用戶列表的顯示清空，并用最新的用戶列表更新客戶端的用戶列表，只顯示昵稱，函數(shù)原型如下：publicstaticvoidupdateOnLineUsersList(ListonLineUsersList,StringallNickname)函數(shù)updateOnLineUsersList：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)將在線用戶列表的顯示清空，并用最新的用戶列表更新服務(wù)器端的用戶列表：顯示的是ip：昵稱，函數(shù)原型如下：publicstaticvoidupdateOnLineUsersList(ListonLineUsersList,Hashtableip2nickname)函數(shù)getSocketByIP：該函數(shù)實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶ip地址得到該用戶所在的socket功能，函數(shù)原型如下：publicstaticSocketgetSocketByIP(ArrayListonLineUsers,Stringip)函數(shù)getServiceByIP，該函數(shù)實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶ip地址得到該用戶所在的service功能，函數(shù)原型如下：publicstaticServicegetServiceByIP(ArrayListallService,Stringip)4.1.4信息處理客戶端幾乎所有信息都是交給服務(wù)器的Service負(fù)責(zé)接受這些信息，并且做出相應(yīng)的處局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)理。該段功能由Service.java文件中的Service類實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：該類仍然是使用了Java的多線程處理機(jī)制，對(duì)為每一個(gè)登錄的用戶初始化一個(gè)Service，接著服務(wù)器端接收信息，將用戶發(fā)過(guò)來(lái)的信息顯示在服務(wù)器端面板上，并遍歷發(fā)送給所有的客戶端。此時(shí)，進(jìn)行消息類型的判斷：若控制字以“NICKNAME：”開始，則表示該用戶發(fā)出了一個(gè)修改昵稱的請(qǐng)求，服務(wù)器端需要判斷該昵稱是否在哈希表中存在，如若存在，則提示用戶不能修改為此名字，否則更新該用戶的資料，并且刷新服務(wù)器端和客戶端的用戶列表。若控制字以“SPECIAL：”開頭，則表示該用戶發(fā)出了一個(gè)需要同某一用戶私聊的請(qǐng)求，此時(shí)服務(wù)器端通過(guò)控制字頭的后的昵稱，找到接收端用戶的信息，并對(duì)其發(fā)出私聊的信息，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息交互。若控制字以“FILE：”開始，則表示該用戶發(fā)出了一個(gè)對(duì)某一客戶端發(fā)送文件的請(qǐng)求，此時(shí)，服務(wù)器端同樣通過(guò)控制字頭后的昵稱，查找到對(duì)應(yīng)的接收端用戶的信息，并將該用戶的IP地址傳遞給發(fā)送端，并在服務(wù)器端顯示發(fā)送端想要對(duì)接收端傳輸文件的信息。若控制字以“FILEFINISH：”開始，則表示文件傳輸完畢，此時(shí)服務(wù)器端發(fā)出文件傳輸完畢的信息。若控制字以“FILELENFGTH：”開始，則表示傳遞的是文件的長(zhǎng)度。若控制字以“VOICE：”開始，則說(shuō)明是語(yǔ)音聊天的請(qǐng)求。后面的信息解析和文件傳輸請(qǐng)求是一樣的原理。若控制字以“VOICEEND：”開始，則說(shuō)明語(yǔ)音聊天結(jié)束，此時(shí)客戶端的語(yǔ)音聊天兩個(gè)相關(guān)的進(jìn)程結(jié)束。當(dāng)該用戶注銷時(shí)，服務(wù)器端更新在線用戶列表以及IP地址昵稱的哈希映照表，并且刷新服務(wù)器端同客戶端的用戶列表顯示，同時(shí)發(fā)出該用戶離開的消息。4.2客戶端設(shè)計(jì)與編碼由于服務(wù)器端需要一次處理多個(gè)客戶端的請(qǐng)求，所以客戶端的設(shè)計(jì)均使用了Java的多線程處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)。4.2.1客戶端程序該段功能由Client.java文件中的Client類實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：新建客戶端：初始化該客戶端的監(jiān)聽(tīng)器、套接字、在線用戶列表以及發(fā)送消息的String流，并且將客戶端連接狀態(tài)設(shè)置為真。初始化一個(gè)客戶端時(shí)，需要用到該客戶端的IP地址、端口號(hào)、在線用戶列表以及聊天內(nèi)容列表等信息。建立監(jiān)聽(tīng)：創(chuàng)建一個(gè)BufferedReader以及一個(gè)PrintStream之后，再通過(guò)多線程機(jī)制建立對(duì)服務(wù)器發(fā)來(lái)消息進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的監(jiān)聽(tīng)器Listener。發(fā)送消息：客戶端循環(huán)發(fā)送消息給服務(wù)器，直到發(fā)送的String流遇到結(jié)尾字符。4.2.2界面設(shè)計(jì)局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)該段功能由ClientFrame.java文件中的ClientFrame類實(shí)現(xiàn)(程序代碼請(qǐng)見(jiàn)附錄)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：窗口布局：服務(wù)器端窗口使用了BorderLayout事務(wù)管理器，把整個(gè)容器成了五個(gè)區(qū)域：North、South、East、West和Center，每個(gè)區(qū)域放置一個(gè)面板，每個(gè)面板又分別使用不同的事務(wù)管理器放置其他組件，如按鈕、標(biāo)簽、文本框、進(jìn)度條等，其中文件傳輸進(jìn)度條初始化為不可見(jiàn)，各個(gè)組將構(gòu)成了一個(gè)完整的客戶端界面。事件處理：通過(guò)Java的授權(quán)事件模型，針對(duì)組件TextField、Button1Button6，Button8-Button12，通過(guò)addXXXListener(主要運(yùn)用了addActionListener)方法注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器，并且實(shí)現(xiàn)ActionListener接口中的actionPerformed方法，這樣，當(dāng)組件觸發(fā)了相應(yīng)類型的事件后，此事件就會(huì)被傳送給已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器，事件監(jiān)聽(tīng)器負(fù)責(zé)處理事件。至此，實(shí)現(xiàn)了窗口對(duì)以下幾個(gè)事件的響應(yīng)：用戶登錄、退出、保存消息、清空消息、查看歷史消息、文件發(fā)送、文件接收、文件開始傳輸、修改昵稱、語(yǔ)音聊天、拒絕語(yǔ)音、結(jié)束語(yǔ)音以及消息發(fā)送。4.2.3文件發(fā)送該段功能主要實(shí)現(xiàn)文件發(fā)送，默認(rèn)端口為9900，由FileSender.java文件中的FileSender類實(shí)現(xiàn)4.2.5消息監(jiān)聽(tīng)該類主要實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器發(fā)送的消息進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的功能，由Listener.java文件中的Listener類實(shí)現(xiàn)（程序代碼請(qǐng)見(jiàn)附錄），具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：使用緩沖輸入流、在線用戶列表以及聊天記錄列表初始化Listener對(duì)象的相關(guān)屬性，并啟動(dòng)多線程。循環(huán)接收從服務(wù)器發(fā)送來(lái)的信息，直到輸入流讀到了String流的末尾，接著開始判斷消息的類型。若控制字以“NICKNAME”開始，則證明需要更新用戶列表，此時(shí)客戶端進(jìn)行相關(guān)操作。如控制字以“FILEECFO”開始，則客戶端需要通過(guò)控制字以后的字符獲得目的端的IP地址。若控制字以“FLENGHTH”開頭，則客戶端可以獲得需要傳輸?shù)奈募L(zhǎng)度。若控制字以“FILELENFGTH：”開始，則表示傳遞的是文件的長(zhǎng)度。若控制字以“VOICE：”開始，則說(shuō)明是語(yǔ)音聊天的請(qǐng)求。后面的信息解析和文件傳五、結(jié)論與總結(jié)5.1課程設(shè)計(jì)結(jié)論通過(guò)4.3運(yùn)行結(jié)果，可以看出，該課程設(shè)計(jì)利用Java應(yīng)用程序Socket編程實(shí)現(xiàn)了以下功能：使用Java的多線程處理機(jī)制建立兩個(gè)套接字分別作為服務(wù)器端和客戶端。局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)了向各個(gè)客戶端發(fā)布系統(tǒng)消息，接受來(lái)自客戶端的各種信息并分別處理的功能，可以控制客戶端的連接以及對(duì)用戶的管理作用，并且能夠適時(shí)檢測(cè)已登錄用戶的連接狀態(tài)且刷新在線用戶列表，更能夠解析客戶端與服務(wù)器端的消息交互并做出相應(yīng)處理。在客戶端實(shí)現(xiàn)了向服務(wù)器端發(fā)布消息，并且對(duì)來(lái)自服務(wù)器的消息做出相應(yīng)的響應(yīng)，可以連接到特定的服務(wù)器，設(shè)置自己的昵稱，并且能夠監(jiān)聽(tīng)服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的消息并做出相應(yīng)的響應(yīng)，更加能夠與其他用戶進(jìn)行廣播或私聊，以及實(shí)現(xiàn)文件傳輸，語(yǔ)音聊天等功能。由此，可見(jiàn)，本次課程設(shè)計(jì)完成了最初的設(shè)計(jì)要求，即實(shí)現(xiàn)了類似P2P的QQ聊天系統(tǒng)，有相應(yīng)的客戶端和服務(wù)器端；服務(wù)器端可以記錄當(dāng)前在線客戶列表，把客戶列表發(fā)送給每一個(gè)在線客戶，并實(shí)時(shí)刷新；任何一個(gè)用戶都可以和任意其它的用戶進(jìn)行交互，即從在線客