1、 - 1 - 本 科 毕业论文（ 毕业设计 ） 题目 ： 局域网聊天软件 系 院： 学生姓名： 学 号： 专 业： 年 级： 完成日期： 指导教师： - 2 - 摘 要 在网络越来越发达的今天，人们对网络的依赖越来越多，越来越离不开网络，由此而产生的聊天工具越来越多，例如，国外的 ICQ、国内腾讯公司开发的 OICQ。基于 Java 网络编程的强大功能 ， 本 次毕业设计使用 Java 编写一个聊天系统。 一般来说，聊天工具大多数由客户端程序和服务器程序外加服务器端用于存放客户 数据的数据库组成，本系统采用客户机 /服务器架构模式通过 Java 提供的Socket 类来连接客户机和服务器并使客
2、户机和服务器之间相互通信，由于聊天是多点对多点的而 Java 提供的多线程功能用多线程可完成多点对多点的聊天，数据库管理系统用 SQL Server2000 完成并通过 JDBC-ODBC 桥访问数据库。 本系统建立在 JAVA 平台上，系统的设计使用了面向对象技术和面向对象的设计原则。系统采用 C/S 结构，客户端与客户端以及客户端与服务器端之间通过Socket 传送消息。使用 JAVA 语言编写，开发工具采用 Eclipse。服务器端设计与实现过程中，采用了多线程技术，可以在单个程序当中同时运行多个不同的线程，执行不同的任务。大大增强了程序对服务器资源的利用。 聊天系统完成后将可进行多人对
3、多人的聊天，对好友进行添加、删除，对新用户的注册，发送消息、接受消息等等功能。 关键字 ： 多线程 ； 客户机 /服务器 ； JAVA ； Socket ； Eclipse ； TCP/IP - 3 - Abstract as the network become more and more developed, people become more and more lean to the network, and can not leave with out it. This caused the chat materials become more numerous, as the ov
4、erseas ICQ system, the OICQ system that invented by Tencent Co., and so on. So we create a network chat medium just like the QQ. Java network programming based on the power, the use of Java designed to prepare graduates a chat system. In general, the majority of the chat tool for client and server p
5、rogram in addition to server-side storage of customer data for the database, the system uses a client / server architecture model the adoption of Java provided Socket class connect client and server and between the client and server communicate with each other, as the chat is to provide point-to-mul
6、tipoint and multi-threaded Java function to be completed by using multi-threaded chat and more point-to-multipoint, database management system with SQL Server2000 the completion and adoption of JDBC-ODBC Bridge access the database. The system built on the JAVA platform, the system design using objec
7、t-oriented technology and object-oriented design principles. System uses the C / S structure, client and client-side and server-side client and send messages through Socket. The use of JAVA language, development tools using Eclipse. Design and Implementation of server-side process, the use of multi-
8、threading technology, which can process in a single run at the same time a number of different threads, the implementation of different tasks. Procedures greatly enhanced the use of server resources. Chat system will allow people to complete chat to more friends， and the system can add, delete someb
9、ody， can deal with new user registration, send messages, receive messages and so on. Keywords : Multithreading ; Client/Server ;JAVA ;Socket ;Eclipse ;TCP/IP - 4 - 目 录 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 1.1 国内外聊天系统的研究现状 . - 5 - 1.2 JAVA 语言 . - 6 - 1.2.1 Java 的发展历史 . - 6 - 1.2.2 Java 的特点 . - 7 - 1.2.3 Java 与 Internet
10、 . - 7 - 1.3 SOCKET 编程 . - 8 - 1.3.1 关于 TCP/IP 协议 . - 8 - 1.3.2 服务器和客户机 .错误 !未定义书签。 1.4 本文内容安排 . - 9 - 2 需求分析 .- 10 - 2.1 可行性研究 .错误 !未定义书签。 2.1.1 可行性分析 . - 10 - 2.1.2 系统功能需求 . - 10 - 2.1.3 系统性能需求 . - 11 - 2.1.4 系统运行需求 . - 11 - 2.2 数据流图 .- 11 - 2.2.1 顶层数据流图 . - 11 - 2.2.2 一层数据流图 . - 12 - 2.2.3 二层数据流图
11、 . - 13 - 3 概要设计 .- 14 - 3.1 系统实现原理 . - 14 - 3.2 系统实现层次图： . - 15 - 3.3 各模块详细功能 . - 15 - 3.3.2 服务器端结构 . - 15 - 3.3.2 客户端结构 . - 16 - 4 详细设计 . - 17 - 4.1 系统流程图 . - 17 - 4.1.1 系统总体流程图 . - 17 - 4.1.2 系统客户端流程图 . - 18 - 4.2 编写服务器端程序 . - 18 - 4.2.1 问题陈述 . - 18 - 4.2.2 解决方案 . - 19 - 4.3 客户端程序编写 .- 23 - 4.3.3
12、 聊天室 . - 24 - 参考文献 .- 30 - 致谢 . 错误 !未定义书签。 - 5 - 1 绪论 1.1 国内外聊天系统的研究现状 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（新版改名为 Live Messenger）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。
13、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。 其模型如图 1-1 图 1-1 腾讯 QQ 服务器 -客户端模型 1 与腾讯 QQ 不同，微软的 MSN Messenger 只使用了 TCP 作为传输层通 信协议，所有客户端与服务器进行连接，然后通过与服务器的 TCP 连接进行中转通信。 - 6 - 其模型如图 1-2 图 1-2 MSN 服务器 -客户端模型 2
14、 腾讯使用的模型中，服务器主要处理客户端各种状态的控制，可以极大减轻服务器的处理压力，但其内部协议和实现复杂度都较高。而 MSN Messenger 所有数据都要经过服务器，服务器压力可想而知（难怪平时很少见到使用 MSN 进行语音视频聊天的）。 综合腾讯 QQ 和微软 MSN Messenger 的特点，我打算在我的系统中尝试建立其类似腾讯 QQ 的服务器 -客户端模型，但以单服务器提供服务。 1.2 Java 语言 1.2.1 Java 的发展历史 Java 的发展历史，可以追朔到 1990 年。当时 Sun Microsystem 公司为了发展消费类电子产品进行了一个名为 Green 的
15、项目计划。这个计划的负责任是James Gosling。起初他用具有面向对象特征的 C+语言编写嵌入式软件，可以放在面包机或 PDA（ Personal Digital Assistant，个人数字主力）等小 型电子消费这杯里，以使设备变得更为 “聪明 ”，更具备人工只能。但后来发现 C+并不适合这类任务；因为 C+常会使系统失效。尤其在内存管理方面， c+采用直接地址访问方式。需要程序员记录并管理内存资源。这造成程序员编程的极大负担，并可能产生多个 Bugs。面包机上的程序错误可能使面包机烧坏甚至爆炸。 为了解决此类问题， Gosling 决定开发一种新的语言，并取名为 Oak。它采用了大部
16、分与 C+类似的语法对可能具备危险性的功能加以改进，例如将内存管理改为由语言自己进行管理，以减少程序员的负担及可能发生的错误。 Oak 是- 7 - 一种可移置的语言，它是一种平台 独立的语言，能够在各种芯片上执行，可以降低设备的研发成本。 1.2.2 Java 的特点 Java 是一种简单、安全、容易适用、面向对象、可移置、高性能、多线程的语言。 1. 简单性 Java 语言简单高校，基本 Java 系统（编译器和解释器）所占空间不足 250KB由于 Java 最初是为了对家用电器进行集成控制而设计的，因而具备简单命了的特征。 2. 面向对象 面向对象技术是现代工业的一次革新，提高了软件的模
17、块化程度和重复适用率，缩短了软件开发时间，减低了卡发成本。在 Java 之前虽然已经有面向对象的程序设计语言问问世，但有些如 c+并不是完全的面向对象，而是面向过程和面向对象的混合体。 Java 则是完全面向对象的程序设计语言。 3. 安全性 Java 是可以用在网路及分布环境下的网路程序设计语言。在网路环境下，语言的安全性变得更为重要。 Java 提供了许多安全机制来保证其适用上的安全性。 4. 平台独立 平台独立指程序不受操作平台的限制，可以应用在各种平台上。 Java 源程序经过编译后生成字节码文件，而字节码与具体的计算机无关。只要计算机安装了能解释执行字节码的 Java 虚拟机 JVM
18、，就可以执行字节码文件，从而实现 Java的平台独立性。 5. 多线程 Java 具备内建的多线程功能，可以将一个程序的不同程序段设置为不同的线程，使各线程并发、独立执行，提高系统的运行效率 。 6.网络功能 Java 能从全球网络资源获取所需信息，如数据文件、影响文件、声音文件等，并对所得信息进行处理，所以说 Java 是一种网络语言。 7.执行效率 Java 的字节码需要经过 Java 虚拟机 JVM 解释成机器码才能执行，所以速度上较慢。但是随着 JVM 技术的进步，使得其执行速度直逼 C 与 C+。 1.2.3 Java 与 Internet Java 语言取得成功的 领域之一就是网络
19、 (其他语言 )数页代码 -(Java)一条语句 TCP/IP(传输控制协议 /网间协议 )是 internet 的主要协议 ,定义了计算机和外设进行通信所使用的规则 (应用层 ,传输层 ,网络层 ,链路层 ).大多数基于internet的应用程序被看作 TCP/IP协议的上一层 . 如 : ftp, http, smtp, pop3, telnet, nntp 等 。 - 8 - IP 地址 :TCP/IP 网络中的每台计算机都有唯一的地址 -IP 地址 . 在 Java 中 ,有一个用来存储 internet 地址的类叫 InterAddress. Java 提供的网络功能有三大类 : U
20、RL, Socket, Datagram. 1、 URL 是三大功能中最高级的一种 ,通过 URL Java 程序可以直接送出或读入网络上的数据 . 2、 Socket 是传统网络程序最常用的方式 ,可以想象为两个不同的程序通过网络的通信信道 . 3、 Datagram 是更低级的网络传输方式 ,它把数据的目的纪录在数据包中 ,然后直接放在网络上 1.3 Socket 编程 1.3.1 关于 TCP/IP 协议 TCP 协议是网络通信的基石，对此， Java 专门提供了 Socket 的类库，在其中抽象出 TCP 协议通信的常用方法： TCP 协议与三次握手： 在讲述 TCP 协议流程前，先来
21、声明两个重要的概念： （ 1）客户端，首先发送 TCP 请求的是客户端，客户端一般是服务（比如数据查询服务）的请求者。 （ 2）服务器，在接收到客户端的请求后（确保同客户端的通信信道建立）服务器会向客户端提供服务。服务器一般是服务的执行者，会向客户端返回服务执行的结果。 为了实现客户端同服务器端的通信，客户端首先发送一个“ SYN”数据包。如果服务器收到 SYN 标记，它将发回一个“ SYN+ACK”数据包。接着，客户端为了表示收到了这 个 SYN+ACK 信息，会向服务器发送一个最终确认信息（ ACK 包）。这种 SYN,SYN+ACK,ACK 的步骤被称为 TCP 连接建立时的“三次握手”
22、，在这之后，连接就建立起来了，这个连接将一直保持活动状态，直到超时或者任何一方发出一个 FIN（结束）信号。这种通信模式也叫客户端 /服务器（ C/S）模式。 主机 A 主机 B 图 1-3 三次握手协议 ACK=1 第一次握 手，主机 A 向主机 B 发送连接请求 第二次握手，主机 B 收到主机 A的请求，向主机 A回发一个确认，同时向主机 A 发送一个连接请求 第三次握手，主机 A 收到主机 B发送的数据包在向主机 B发送一个确认连接 SYN=1,SEQ= ACK=1,SYN=1,SEQ= aaaaaaaaaa - 9 - 由此可见，通过客户端和服务器的“三次握手”，双方可以建立畅通的 通
23、信信道，在此信道上双方互相传输数据。 1.3.2 服务器和客户机 网络最基本的目的就是让两台机器连接到一起，并相互 “交谈 ”或者 “沟通 ”。一旦两台机器都发现了对方，就可以展开一次令人愉快的双向对话。但它们怎样才能 “发现 ”对方呢？这就像在游乐园里那样：一台机器不得不停留在一个地方，侦听其他机器说： “嘿，你在哪里呢？ ” “停留在一个地方 ”的机器叫做 “服务器 ”（ Server）；到处 “找人 ”的机器则叫做 “客户机 ”（ Client）或者 “客户 ”。它们之间的区别只有在客户机试图同服务器连接的时候才显得非常明显。一 旦连通，就变成了一种双向通信，谁来扮演服务器或者客户机便显
24、得不那么重要了。 所以服务器的主要任务是侦听建立连接的请求，这是由我们创建的特定服务器对象完成的。而客户机的任务是试着与一台服务器建立连接，这是由我们创建的特定客户机对象完成的。一旦连接建好，那么无论在服务器端还是客户机端，连接只是魔术般地变成了一个 IO 数据流对象。从这时开始，我们可以象读写一个普通的文件那样对待连接。所以一旦建好连接，我们只需使用自己熟悉的 IO命令即可。这正是 Java 联网最方便的一个地方。 图 1-4 服务器和客户机的连接 1.4 本文内容安排 本论文内容安排如下： 第二章为聊天系统的需求分析，主要介绍系统的可行性研究，需求分析流程图等。 第三章为概要设计，分模块介
25、绍系统的具体实现过程。 第四章为详细设计。 - 10 - 2 需求分析 2.1.1 可行性分析 经济可行性 :由于本 系统 的主要背景是毕业课程设计，不注重直接的经济效益和其后的发展方向，只在注重自身水平和能力的提高，对自身的经济要求也不高，只要有一台能运行 Java 软件的电脑便可，所以不用考虑到经济问题。 技术可行性 : 本系统的开发利用 Microsoft SQL Server2000 作为本系统的数据库 ,它是一个支持多用户的新型数据库 ,适用于大中规模的数据量需求。学校校园网的建设也为新系统服务器 /客户端的结构提供了硬件的支持。使用 Java作为系统开发的开发环境 ,它提供完善的指
26、令控制语句、类与对象的支持及丰富的数据类型 ,给开发高性能系统提供的保障为开发满足客户要求的系统 ,保证了代码的模块化要求 ,而代码模块化的提高 ,非常有利于以后对新系统的扩展与修改。 运行 可行性 : 本系统为一个小型的局域网聊天系统 ,所耗费的资源非常的小 ,现在一般的电脑无论是硬件还是软件都能够满足条件 ,因此 ,本系 统在运行上是可行的。 综上所述 ,本系统的设计与开发在技术上和硬件设备上的条件都是满足的 ,因此 ,它在技术上是可行的。 2.1.2 系统功能需求 本系统主要通过客户端，服务器端来体现聊天系统的基本功能。 （ 1）服务器端 1.处理用户注册 2.处理用户登录 3.处理用户发送信息，服务器监控聊天内容，服务器过滤非法内容 4.处理用户得到信息 5.处理用户退出 8. 服务器踢人。 9. 保存服务器日志。 10.保存用户聊天信息。 （ 2）客户端 1.用户注册界面及结果 2.用户登录界面及结果 3.用户发送信息界面及结果 4.用户得到信息界面及结果 5.用户退出界面及结果
