【正文】 Java 課程設(shè)計指導(dǎo)書 （學(xué)生版初稿） 第二章 聊天室系統(tǒng) 目標(biāo) 背景介紹 業(yè)務(wù)背景 技術(shù)背景 需求分析 功能需求分析 業(yè)務(wù)對象分析 驗收測試要求 系統(tǒng)設(shè)計 總體設(shè)計 詳細設(shè)計 系統(tǒng)實現(xiàn) 小結(jié) 展望 第二章 聊天室系統(tǒng) 學(xué)習(xí) 目標(biāo)： 理解 基于網(wǎng)絡(luò)的 C/S 模式的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，掌握網(wǎng)絡(luò)編程的基本概念 。 了解 Java 的多線程機制，掌握 Java 多線程技術(shù)的應(yīng)用 。 熟練掌握基于 TCP協(xié)議的 Socket 編程 。 了解 Socket 編程的協(xié)議約定 ，掌握簡單應(yīng)用協(xié)議的開發(fā) 。 進一步鞏固發(fā)展團隊協(xié)作能力。 學(xué)習(xí)寄語 ：想必大家都用過 ，其主要功能就是聊天，是不是很想知道它是如何實現(xiàn)的？本項目就是幫你實現(xiàn)一個簡單的聊天系統(tǒng)， 當(dāng)然跟 商業(yè)項目 沒法比，但從中你卻可以了解這些系統(tǒng)是如何實現(xiàn)的，學(xué)到開發(fā)類似系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識和 基本 技能 （基本并不意味不實用） 。本章的內(nèi)容有一定難度 （多線程、基于 TCP 的應(yīng)用協(xié)議編程） ，所以系統(tǒng)的開發(fā)采用了“增量迭代” 的 開發(fā)方式 ， 由簡易到繁難，希望你能 順利前行 。 我們的信 念依然 是：“不拋棄，不放棄”。你的改變和收獲 依然 是老師真誠的期待 ，期待你更踏實、更自信 。 Come on! 背景介紹 業(yè)務(wù)背景 隨著網(wǎng)絡(luò)社會的不斷發(fā)展，具有相同興趣的網(wǎng)民 需要 互相 遠程交流 ， 既要能省錢又要能即時交互 ，電話太貴、 又嫌慢， 所以開發(fā)一個類似 的及時通訊系統(tǒng)就變得非常有意義了 。“ Happy Chat” 聊天系統(tǒng)應(yīng)運而生 ，它較之 的唯一好處是自主開發(fā)，用的放心 ，更適合在局域網(wǎng)內(nèi)使用 。 它提供的功能遠不如 豐富，但應(yīng)具有如下 功能：（ 1）與聊天室成員一起聊天；（ 2）可以與聊天室成員私聊；（ 3）用戶注冊、登錄；（ 4）服務(wù)器監(jiān)控聊天內(nèi)容；（ 5）服務(wù)器發(fā)送通知；（ 6）服務(wù)器踢人；（ 7）保存服務(wù)器日志。（ 8）保存用戶聊天信息。 技術(shù)背景 本系統(tǒng)要求使用 java 技術(shù)開發(fā)，使用文件保存數(shù)據(jù)，集成開發(fā)環(huán)境使用eclipse。開發(fā)者應(yīng)有 java 程序設(shè)計語言、 SWING 基本 GUI組件、多線程、文件使用 、 socket 編程、使用 eclipse 的基本知識和技能。系統(tǒng)采用兩層 C/S 體系結(jié)構(gòu)， C 端負(fù)責(zé)通過 GUI 與 客戶交互，實現(xiàn)注冊、登陸、 收發(fā)信息、退出等功能； S端是 聊天系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器， 主要有處理 用戶注冊、登錄、用戶收發(fā)信息、用戶退出等功能。 C 端和 S端是通過網(wǎng)絡(luò)交互的，其基本原理如圖 1所示： 圖 1 C/S通訊基本原理圖 首先服務(wù)器啟動，它會建立一個專門用于接收客戶端連接請求的“傾聽Socket” （相當(dāng)于總服務(wù)臺 ，有固定的 IP 地址和端口號 ） ,然后等待客戶的連接請求。 當(dāng)用戶 想 聊天時， 從界面輸入信息， 然后與服務(wù)器建立 Socket 連接 （連接時應(yīng)指定服務(wù)器的 IP 地址和端口號，而客戶端 socket 的端口由本方操作系統(tǒng) 從空閑端口中 確定） ， 服務(wù)器 端的 “傾聽 Socket” 收到連接請求后，一般會接受連接請求，并生成一個服務(wù)端 socket（其端口號由服務(wù)端操作系統(tǒng) 從空閑端口中 確定）， 專門負(fù)責(zé)與此客戶端 socket 的通信。 一旦連接請求成功，客戶端 將信息 及請求 通過 本方 socket 的輸出流發(fā)送給服務(wù)器端 相應(yīng)的 socket， 服務(wù)端 則 通過服務(wù)器端 Socket 的輸入流 接受 客戶端傳輸過來的信息 及請求 ， 分析是何請求， 然后 根據(jù)請求類型，進行相應(yīng)的處理 （如登錄、轉(zhuǎn)發(fā)信息等） 。 服務(wù)方也可以根據(jù)需要，通過 socket 的輸出流發(fā)信息和請求給客戶端 （公告） 。 客戶方和服務(wù)方都可以通過 關(guān)閉本方的 socket 而結(jié)束一次通訊過程。 不難發(fā)現(xiàn)服務(wù) 器 需要 能 同時接受多個客戶的請求 ，為了實現(xiàn)這一點，一般使用多線程機制來處理，對每一個客戶端連接通訊，服務(wù)器端都有一個線程專門負(fù)責(zé)處理（相當(dāng)于一個服務(wù)員 專門 服務(wù)一個以 IP 地址和端口號唯一標(biāo)識的客戶）。 上述方式兩個聊天者之間通信必須通過服務(wù)器進行轉(zhuǎn)發(fā)， 聊天者多時，顯然服務(wù)器是個性能瓶頸。能不能聊天者之間直接通信？當(dāng)然可以，這是所謂的 P2P聊天室，缺點是對聊天者缺乏集中監(jiān)管的手段。也有界于二者之間的，即有一服務(wù)器，接受注冊和登錄，實際聊天雙方通信時，仍然是直 接通信，此時服務(wù)器相當(dāng)于一個婚姻介紹所，只管牽線搭橋，具體談還是聊天者自己的事。 本文主要采用聊天信息通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的方式，而且只支持一個聊天室。因為其他典型系統(tǒng)如電子郵件系統(tǒng)， FTP 系統(tǒng)均采用 類似 結(jié)構(gòu)， WEB 服務(wù)系統(tǒng)本質(zhì)上也是 C/S 系統(tǒng)，只不過其客戶端是瀏覽器，采用了 HTTP 通信協(xié)議和 HTML，所以變成了 B/S 結(jié)構(gòu)， 可以認(rèn)為是 C/S 的一個具體應(yīng)用， 其機理是相似的。 需求分析 功能需求分析 系統(tǒng)的主要功能已在業(yè)務(wù)分析中有所介紹，在這里需要對每個功能從使用者角度作較為具體的分析。很明顯， 整個系統(tǒng)的功能可以自然地分為客戶端和服務(wù)器端。 以下是 主要 用例描述 一 客戶端 1 . 注冊 （ 1）客戶啟動程序，顯示出登陸界面 （ 2） 客戶選擇其中的注冊按鈕，系統(tǒng)顯示注冊界面 （ 3）客戶填寫 用戶名、密碼、確認(rèn)密碼、性別、年齡、電子郵件，按確定按鈕 （ 4）系統(tǒng)驗證密碼和確認(rèn)密碼是否相符、用戶名（不能重復(fù)）、電子郵件格式、年齡（大于 10小于 100） （ 5）系統(tǒng) 發(fā)送 上述 信息 及“注冊請求” 到服務(wù)端， 等待 服務(wù)端 返回“注冊成功 ” 消息 （ 6） 系統(tǒng) 提示注冊成功 （ 7）系統(tǒng)返回登陸界面 若驗證失敗，提示“ 重新輸入” 若 服務(wù)端 返回“ 注冊失敗 ” ，提示“注冊失敗” 若服務(wù)端返回“注冊失敗 用戶名重名”，則 提示“ 注冊失敗 用戶重名”。 2. 登錄 （ 1）客戶啟動程序，顯示出登陸界面 （ 2）客戶填寫用戶名、密碼，服務(wù)器 IP 地址，按登陸按鈕 （ 3）系統(tǒng)驗證用戶名、密碼 ，不能為空、密碼字符長度為 610 （ 4）系統(tǒng)發(fā)送用戶名、密碼及“登陸請求”到服務(wù)端，等待服務(wù)端返回“登錄 成功”消息 （ 5） 若成功 系統(tǒng)顯示客戶端主界面 （收發(fā)消息界面） 若用戶名、密碼驗證失敗，系統(tǒng)提示；“用戶名或密碼錯”，重復(fù) 3 次若仍不能通過驗證則 客戶端程序退出。 若服務(wù) 端返回“登錄失敗”，系統(tǒng)提示“用戶名或密碼錯”。 3. 發(fā)送信息 （ 1）在客戶端主界面，用戶輸入消息，選擇是群發(fā)還是私聊，若是私聊還要選擇對方用戶名，按發(fā)送按鈕 （ 2）系統(tǒng)驗證消息長度 , 私聊要求目的方用戶名非空。 （ 3）系統(tǒng)發(fā)送信息 及“ 接收 消息 請求” 到 服務(wù)器端 ，等待服務(wù)端返回 “接收成功” 消息 （等待返回消息可?。?。 （ 4）系統(tǒng)提示信息已發(fā)送 若發(fā)送不成功，則系統(tǒng)提示“發(fā)送失敗”。 4. 接收 信息 （ 1） 客戶端系統(tǒng)啟動，進入主界面后， 會顯示消息接收框 （ 2） 其他 客戶 或 服務(wù)端 系統(tǒng)本身 發(fā)送消息 過來 ， 系統(tǒng)接收，分析 確認(rèn)是 ” 接收 消息請求“，則分析提取出消息 (3) 在 消息接收 框逐條顯示發(fā)送者姓名、發(fā)送的消息。 5 退出 （ 1）用戶請求退出，按退出按鈕 （ 2）系統(tǒng)確認(rèn)用戶退出（對話框） （ 3）系統(tǒng)發(fā)“退出請求”到服務(wù)端 ，等待服務(wù)端返回“退出成功” （等待返回消息可?。? （ 4） 客戶端系統(tǒng) 關(guān)閉連接，程序 退出 二 服務(wù)器端 1. 用戶注冊 （ 1）系統(tǒng)啟動后， 等待客戶 請求 （ 2）客戶請求到，接受請求，分析確認(rèn)是 “ 注冊請求 ” （ 3）系統(tǒng)讀取 信息，分析并再次驗證用戶名、密碼、確認(rèn)密碼、性別、年齡、電子郵件。 （ 4）系統(tǒng) 根據(jù)用戶名，在已有客戶記錄中查詢，確認(rèn)沒有重名 （ 5）系統(tǒng)將用戶名、密碼、確認(rèn)密碼、性別、年齡、電子郵件信息保存 （ 6）系統(tǒng)向客戶 端發(fā)送 “注冊成功”消息 （ 7）系統(tǒng)在監(jiān)控界面上寫信息： xx客戶名 已注冊 注冊時間 若重名，向客戶端發(fā)“注冊重名”消息 若注冊失敗，向客戶端發(fā)“注冊失敗”消息 2. 用戶登錄 （ 1）系統(tǒng)啟動后，等待客戶請求 （ 2）客戶請求到，接受請求，分析確認(rèn)是“登錄請求” （ 3）系統(tǒng)讀取信息，驗證用戶名、密碼 是否存在 （ 4）系統(tǒng) 驗證是否已經(jīng)登錄 （ 5）系統(tǒng)驗證用戶是否已超過最大用戶數(shù) （ 6） 系統(tǒng) 將客戶加入聊天室 ，通知其它客戶“新用戶加入” （ 7）系統(tǒng)向客戶端發(fā)送“ 登錄 成功”消息 （ 8）系統(tǒng)在監(jiān)控界面上寫信息：客戶名 ： 已登錄 登錄時間 若驗證失敗，向客戶端發(fā)“驗證失敗”消息 3. 發(fā)送信息 （用于管理員向聊天者發(fā)送 公告 信息 ） （ 1）系統(tǒng)啟動后，等待 管理員 請求 （ 2） 管理員在監(jiān)控界面輸入消息，確定發(fā)送類型（群發(fā)還是私聊），若私聊還需指定目的用戶名，按發(fā)送按鈕 （ 3）系統(tǒng)讀取信息，分析并 確認(rèn)是群發(fā)還是私聊 （ 4） 若是群發(fā)，則將信息發(fā)給聊天室內(nèi)其它所有用戶 ；若是私聊，則將消息發(fā)給指定的用戶。 （ 5）系 統(tǒng)在監(jiān)控界面上寫信息： 管理員 〉消息 若 出現(xiàn)異常 ， 提示 “ 發(fā)送 失敗” 。 4 接收 信息 （ 1）系統(tǒng)啟動后，等待客戶請求 （ 2）客戶請求到，接受請求，分析確認(rèn)是“接收信息請求” （ 3）系統(tǒng)讀取信息