【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)用進(jìn)程 WSAAsyncSelect 線程繼續(xù)運(yùn)行 Recv() 復(fù)制數(shù)據(jù)期間 阻塞 處理數(shù)據(jù) 內(nèi)核 等待數(shù) 據(jù) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 復(fù)制數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)復(fù)制到 擁護(hù)空間 完成復(fù)制 系統(tǒng)調(diào)用 返回 消息 系統(tǒng)調(diào)用 返回成功指示 7 源 IP 地址 發(fā)送包的 IP 地址。 目的 IP 地址 接收包的 IP 地址。 源端口 源系統(tǒng)上的連接的端口。 目的端口 目的系統(tǒng)上的連接的端口。 端口是一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)，被客戶程序或服務(wù)進(jìn)程用來(lái)發(fā)送和接收信息。一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè) 16 比特的數(shù)。服務(wù)進(jìn)程通常使用一個(gè)固定的端口，例如， SMTP 使用 25。這些端口號(hào)是 “ 廣為人知 ” 的，因?yàn)樵诮⑴c特定的主機(jī)或服務(wù)的連接時(shí)，需要這些地址和目的地址進(jìn)行通訊 ，圖如 所示。 面 向連接的（ TCP） 連接過(guò)程 8 Client/Server 結(jié)構(gòu) （客戶機(jī) /服務(wù)器模式） Client/Server 結(jié)構(gòu) （ C/S 結(jié)構(gòu) ）是大家熟知的客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。通過(guò)它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到 Client 端和 Server 端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。 目前大多數(shù)應(yīng)用 軟件 系統(tǒng)都是 Client/Server 形式的兩層結(jié)構(gòu) 。 C/S 結(jié)構(gòu)軟件分為客戶機(jī)和服務(wù)器兩層，客戶機(jī)不是毫無(wú)運(yùn)算能力的輸入、輸出設(shè)備，而是具有了一定的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，通過(guò)把應(yīng)用軟件的計(jì)算和數(shù)據(jù)合理地分配在客戶機(jī)和服務(wù)器兩端，可以有效地降低網(wǎng)絡(luò)通信量和服務(wù)器運(yùn)算量。由于服務(wù)器連接個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)通信量的限制，這種結(jié)構(gòu)的軟件適于在用戶數(shù)目不多的局域網(wǎng)內(nèi)使用。 C/S 結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮客戶端ＰＣ的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務(wù)器。對(duì)應(yīng)的 優(yōu)點(diǎn)就是客戶端響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)主要有以下幾個(gè)： 只適用于局域網(wǎng)。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)辦公和分布式辦公越來(lái)越普及，這需要我們的系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。這種方式遠(yuǎn)程訪問(wèn)需要專門的技術(shù)，同時(shí)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)來(lái)處理分布式的數(shù)據(jù)。 9 3 系統(tǒng) 分析與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)需求 聊天交流是目前互聯(lián)網(wǎng)提供的主要內(nèi)容。聊天系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)方式， 類似 ICQ屬于一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聊天系統(tǒng)；還有一種是基于 Socket 的集中式聊天系統(tǒng)，這種聊天系統(tǒng)需要登陸 統(tǒng)一 的聊天服務(wù)器 。在基于 Socket 的聊天系統(tǒng)中， 主要有兩種角色：服務(wù)器和客戶端，不同的客戶端登陸集中式的服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器將一個(gè)客戶端發(fā)出的信息推送到其他所有客戶端。 基于 Socket 的聊天系統(tǒng)最早實(shí)現(xiàn)是使用網(wǎng)頁(yè)刷新方式，通過(guò)客戶端不斷地自動(dòng)刷新，服務(wù)器端整個(gè)頁(yè)面內(nèi)容下載到客戶端顯示，這種方式的聊天速度慢，而且有刷屏現(xiàn)象，很快被更新的聊天技術(shù)所替代。 聊天系統(tǒng)在客戶端和服務(wù)器之間主要傳送的是文字信息，服務(wù)器端只需要把最近的文字信息推送到客戶端，這樣減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸內(nèi)容，節(jié) 省了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)間，無(wú)疑提高了聊天速度。這種“推”技術(shù)是目前基于 Socket 聊天系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 在 基于 Socket 的聊天系統(tǒng) ， 客戶端和服務(wù)器必須保持隨時(shí)隨地的連接。這有別于普通 Web 瀏覽的連接方式。在使用瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)，先由客戶端發(fā)出 HTTP 協(xié)議，然后服務(wù)器響應(yīng)處理這個(gè)客戶端的響應(yīng)，再返回處理結(jié)果；請(qǐng)求（ Request）和響應(yīng)（ Response）是一種一對(duì)一的前后因果關(guān)系 。 而在基于 Socket 的聊天系統(tǒng)中，客戶端發(fā)出聊天信息的同時(shí)，客戶端也在接受服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的其他人的聊天信息，因此，請(qǐng)求和響應(yīng)不 存在那種前后對(duì)應(yīng)關(guān)系，是兩種分別獨(dú)立進(jìn)行的進(jìn)程。因?yàn)榉?wù)器任何時(shí)候都可能發(fā)送信息到客戶端，因此，客戶端和服務(wù)器一旦建立連接，必須能讓服務(wù)器在以后發(fā)送中尋找定位到這個(gè)連接 。 局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)使該系統(tǒng)的用戶能夠通過(guò) 客戶端登入到該系統(tǒng)，然后直接與系統(tǒng)交互。 首先，需啟動(dòng)服務(wù)器，進(jìn)行服務(wù)器的配置，進(jìn)行正確的服務(wù)器配置和數(shù)據(jù)庫(kù)連接并測(cè)試成功后，開啟服務(wù)器。接下來(lái)， 在客戶端，該系統(tǒng) 的用戶能夠通過(guò)登陸界面進(jìn)入，然后直接 與系統(tǒng)交互，進(jìn)行文字傳送。 本 系統(tǒng)支持的活動(dòng)列表如下： （ 1） 配置服務(wù)器， 設(shè)置 IP 及端 ； （ 2） 開啟服務(wù)器； （ 3） 對(duì)離線用戶進(jìn) 行刪除管理； （ 4） 用戶登陸系統(tǒng)； （ 5） 用戶與系統(tǒng)交互，進(jìn)行文字傳送 ； 10 （ 6） 用戶好友 登陸后 ，自動(dòng) 刷新列表； （ 7） 傳送文字，當(dāng)好友不在線時(shí)，發(fā)送離線消息 ； （ 8） 上線接收離線消息； 需求分析 該聊天 程序分為服務(wù)器端和課戶端兩個(gè)部分。 客戶端實(shí)現(xiàn)功能： （ 1） 向在線成員發(fā)送消息并接收消息。 （ 2） 更新成員狀態(tài)。當(dāng)其他成員上線或下線時(shí)，客戶端及時(shí)更新成員狀態(tài)。 （ 3） 更新成員列表，當(dāng)其他成員加入或者偶成員被刪除時(shí)，客戶端及時(shí)更新成員列表。 （ 4） 當(dāng)對(duì)方不在線時(shí)，可以向該成員發(fā)送離線消息。 （ 5） 當(dāng)用戶上線時(shí)，接受其他用戶的離線消息。 （ 6） 保存聊天記錄。 服務(wù) 器端實(shí)現(xiàn)功能： （ 1） 維護(hù)聊天室成員列表：包括接受新成員，刪除已有成員。 （ 2） 通知客戶端更新成員狀態(tài)。 （ 3） 通知客戶端更新成員列表。 （ 4） 為離線用戶保存離線消息。 （ 5） 驗(yàn)證密碼 。 （ 6） 禁止已登陸用戶再次登陸。 （ 7） 保存用戶信息。 （ 8） 為用戶保存離線消息。 關(guān)系圖如圖 所示： 11 圖 關(guān)系功能圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 原則 考慮到系統(tǒng)的可重用性和伸縮性，需要將本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信底層和應(yīng)用系統(tǒng)分離開。這樣，基于可重用的網(wǎng)絡(luò)通信層，可 以實(shí)現(xiàn)其他各種實(shí)時(shí)性較高的應(yīng)用系統(tǒng) 。 本系統(tǒng)在 架構(gòu)設(shè)計(jì)上將分 4 個(gè)層次，如圖 所示。 圖 架構(gòu)層次 本系統(tǒng)最底層是 Socket 通信層，將負(fù)責(zé)客戶端和服務(wù)器之間快速的數(shù)據(jù)交換，CAsyncSocket CSocket 聊天、游戲等應(yīng)用系統(tǒng) Window Sockets API Client Server Client Client Client 更新成員列表 成員列表 請(qǐng)求 應(yīng)答 發(fā)送消息 12 它通過(guò)接口層和最上面應(yīng)用層保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)系。用戶從客戶端進(jìn)入到本系統(tǒng)前，將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的用戶登錄驗(yàn)證機(jī)制。 Socket 底層設(shè)計(jì)分兩大部分：協(xié)議設(shè)計(jì)和連接處理設(shè)計(jì)：協(xié)議設(shè)計(jì)和連接處理設(shè)計(jì)； CSocket 層 的目的 是提供底層和應(yīng)用蹭一個(gè)中介媒體的作用，但是不能設(shè)計(jì)得太復(fù)雜，以免 延誤數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。 工作流程 只有充分地了解了聊天程序的工作流程，才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的理解更加深刻，聊天程序的工作流程如圖 所示 。 圖 聊天程序的工作流程 功能設(shè)計(jì) 局域網(wǎng)聊天系 統(tǒng)以局域網(wǎng)內(nèi)的用戶為應(yīng)用對(duì)象，經(jīng)過(guò)各方面需求分析，該系統(tǒng)主加載套接字庫(kù) 初始化套接字 綁定本地機(jī)到套接字 向指定 IP 地址發(fā)送數(shù)據(jù) 關(guān)閉套接字庫(kù)結(jié)束聊天 創(chuàng)建線程用于接受數(shù)據(jù) 13 要 由服務(wù)器端和客戶端兩部分構(gòu)成，各功能模塊如圖 36 所示。 圖 36 局域網(wǎng)聊天系統(tǒng)功能 模塊 圖 共享數(shù)據(jù)類設(shè)計(jì) A．用戶設(shè)計(jì)： 1．用戶狀態(tài)設(shè)計(jì) 客戶端與服務(wù)器端都擁有成員列表。該程序?qū)⒊蓡T列表設(shè)計(jì)為三種狀態(tài) 登 陸 狀 態(tài) ： 當(dāng) 用 戶 登 陸 服 務(wù) 器 事 ， 設(shè) 置 用 戶 狀 態(tài) 為 登 陸 狀 態(tài) ， 服務(wù)器根據(jù)該用戶列表狀態(tài)發(fā)送成員列表。 在線狀態(tài)：用戶在線，當(dāng)兩個(gè)用戶都在線時(shí)，可以相互發(fā)送和接受成員列表。 離線狀態(tài)： 當(dāng)用戶離線時(shí)，不能發(fā)送和接受消息。 在線用戶之間可以直接發(fā)送消息；對(duì)離線離線用戶需要服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。 轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系如圖 所示。 C l i n e t消 息C l i e n t 在線用戶發(fā)送消息 局域網(wǎng)聊天系統(tǒng) 服務(wù)器 客戶端 開啟服務(wù)器 停止服務(wù)器 配置服務(wù)器 關(guān)閉服務(wù)器 發(fā) 送 離 線信息 登陸 文字傳送 接收 離 線信息 用 戶 管 理 14 C l i n e t S e r v e r C l i e n t消 息 消 息 在線用戶給離線用戶發(fā)送消息 圖 轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系圖 B． 用戶類設(shè)計(jì) 在程序中聲明 CUserInfo 信息類。在該類中聲明 USERSTATUE 枚舉類型，描述用戶狀態(tài)。 ? ONLINE：在線狀態(tài) ? OFFLINE：離線狀態(tài) ? LOGIN：登陸狀態(tài) ? UNKNOWN：未知狀態(tài)，初始化狀態(tài)。 成員函數(shù)如 表 成員函數(shù) ， 類成員變量如表 32 所示 。 表 成員函數(shù) 函 數(shù) 名 稱 返 回 值 功 能 CUserInfo() 無(wú) 構(gòu)造函數(shù) CUserInfo(constCUserInfoamp。userInfo) 無(wú) 復(fù)制構(gòu)造數(shù) ~CUserInfo () 無(wú) 析構(gòu)函數(shù) Init() Void 初始成員變量 Serialize(CArchiveamp。ar) void 序列化 Operator=(const CUserInfoamp。userInfo) CUserInfoamp。 賦值函數(shù) 表 成員變量 名 稱 類 型 說(shuō) 明 m_strName CString 名稱 m_strPassword Cstring 密碼 m_eStatus USERSTATUE 狀態(tài) m_lIP DWORD I P 地址 m_time CTime 時(shí)間 15 B．?dāng)?shù)據(jù)包類設(shè)計(jì) 在 程序中聲明 CChatPacket 類描述服務(wù)器和客戶端接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包。在該類中聲明 PACKETTYPE 枚舉類型。 ? MESSAGE：客戶端發(fā)送的消息 ? USERLIST：用戶列表 ? SERVERMSG：服務(wù)器發(fā)送的消息 ? UNKNOWN：未知類型 表 33： CChatPakcet 類成員函數(shù) 函 數(shù) 名 稱 返 回 值 功 能 CChatPacket() 無(wú) 構(gòu)造函數(shù) ~CChatPacket() 無(wú) 析夠函數(shù) Init() Viod 初始化成員變量 Serialize(CArchive amp。ar) Void 序列化 表 34： CChatPacket 類成員變量 名 稱 類 型 說(shuō) 明 m_type PACKETTYPE 包類型 m_UserInfo CUserInfo 用戶信息 m_strMsg CString 消息 m _pUserList CObList* 用戶鏈表 m_OfflineUserInfo CUserInfo 離線用戶信息 m_time CTime 日期和時(shí)間 16 4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 服務(wù)器端 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) 服務(wù)器端 靜態(tài)類圖 C A r c h i v e C S o c k e t F i l e m _ h I c o n : H I C O NC S o c k e t F i l eC L i s t e n S o c k e t C C l i e n t S o c k e tC S e r v e r A d d r e s s D l gC S e r v e r A p p 聯(lián) 合 P A C K E T T Y P EC C h a t P a c k e tC U s e r I n f