毕业设计（论文）-基于Socket的网络聊天系统开发与设计.doc

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1、编号编号 本科生毕业设计本科生毕业设计(论文论文) 基于基于 SocketSocket 的网络聊天系统开发与设计的网络聊天系统开发与设计 Development and design of network chat system based on the Socket 学学 生生 姓姓 名名 专专 业业计算机科学与技术计算机科学与技术 学学 号号 指指 导导 教教 师师 分分 院院信息工程分院信息工程分院 2015 年年 6 月月 长春理工大学光电信息学院毕业设计 1 摘摘 要要 在信息技术高速发展的今天，Internet 技术的发展已经深刻的改变了人们的 生活。摒弃了原始的通信方式，开发新的

2、通信方式是必不可少的，人们希望用 更方便、更廉价、更快捷的通信方式。这时就需要开发一套网络聊天系统，本 课题研究的是基于 SOCKET 通讯协议的网络聊天系统的开发与设计。 本次开发使用的是 JAVA 语言，文中介绍了本系统的结构和功能，最终实 现可以私聊、群聊、文件传送的网络聊天系统。本次设计主要以 Socket 网络通 讯作为基础，采用 Swing 来实现的图形界面。 关键词：关键词：Java Socket 通讯协议通讯协议 Swing 长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 ABSTRACT In the information technology rapid development t

3、oday, the development of Internet technology has profoundly changed peoples life. Abandoned the original way of communication, the development of new communication mode is indispensable, people want to use more convenient, cheaper and faster way of communication. Then you need to develop a set of ne

4、twork chat system, this research is based on the SOCKET of network chat system development and design. The development using the JAVA language, this paper introduces the structure and function of this system, finally can private chat, group chat, file transfer network chat system. This design mainly

5、 Socket network communication as the foundation, the Swing technique was used to realize the graphical interface. Keywords：Java Socket Communication protocol Swing 长春理工大学光电信息学院毕业设计 3 目 录 绪 论.5 选题的背景和意义.5 所做的主要工作5 第一章 系统所涉及到的技术.6 1.1 Java 语言概述.6 1.2 Socket 编程7 1.3 TCP/IP 协议.8 1.4 Swing 简介.10 1.5 多线程技

6、术介绍.11 第二章 网络聊天系统分析13 2.1 系统功能需求.13 2.2 可行性分析14 2.3.1 社会可行性.14 2.3.2 用户可行性.14 2.3.3 技术可行性.14 2.3.4 经济可行性.15 2.3 系统开发环境.15 第三章 系统设计实现16 3.1 系统数据库设计.16 3.1.1 数据库概念设计.16 3.2 客户端与服务器的通信16 3.3 客户端与客户端的通信17 3.4 C/S 的架构模式17 3.5 系统的功能模块设计.17 第四章. 各功能模块设计18 4.1 服务器端的设计.18 4.1.1 服务器等待连接线程设计18 4.1.2 服务器处理客户端信息

7、线程设计19 4.2 客户端设计.23 4.2.1 客户端登录模块设计23 4.2.2 新用户注册模块设计.24 4.2.3 客户端主界面模块设计.24 4.2.4 点对点通信模块设计25 4.2.5 一对多通信模块设计25 4.2.6 点对点文件传输模块设计.26 第五章. 系统测试28 结束语.29 长春理工大学光电信息学院毕业设计 4 致 谢.30 参考文献31 附录：基于 SOCKET 网络聊天系统源代码.32 长春理工大学光电信息学院毕业设计 5 绪绪 论论 选题的背景和意义选题的背景和意义 在 Internet 的计算机网络大潮中，人们已渐渐习惯于在网络上购物、聊天、 看电影、交朋

8、友等，人们的生活也是离不开网络。我们每天都在各种各样的网 络应用中满足自己的需求。慢慢的，网络也无时无刻的改变人们的生活。 当前人们进行信息交流的方式非常多，例如电报、电话、电子邮件等通讯 手段。但是这些都存在不便利或者费用方面的问题，例如电子邮件，虽然费用 不高，甚至可以免费使用，但是无法实现即时通讯，只能作为一种辅助交流的 通讯手段。这时开发一套网络聊天系统变得尤为重要，通过该系统不但能够实 现点对点的交流，还能够实现多人同时聊天，并且可以相互传递文件资料。最 主要的是，它的费用非常低廉，信息处理速度快，这样人们才能在这个活动的 社会中加强联系，从而创建出更多的财富和价值。 现如今已有很多

9、的网络聊天系统，例如腾讯的 QQ、微信、阿里旺旺等等。 这些网络聊天系统已经非常成熟了，不过它们都要求用户必须连接互联网才能 够进行通信。所以根据用途的不同，我想开发的这一套网络聊天系统是在一个 局域网中实现通信的，这样可以防止网络中的一些窥听，对信息安全性要求高 的企业或是私人工作环境是一个很好的解决方案。 该系统分为 server 端和客户端两部分组成，server 端需要运行在服务器上， 而客户端需要安装在用于通信的 PC 上，用户只需通过客户端连接至服务器上， 就可以实现在局域网内的即时通信了。 所所做的主要工作做的主要工作 本课题主要研究的是基于 Socket 的聊天软件，对于这个聊

10、天软件的设计是 分为服务器程序和客户端程序，本课题的目标是能实现用户在客户端与服务器 端传递信息。主要研究开发内容是：熟悉系统开发平台，探索在此开发平台下， 利用 Socket 编程技术、多线程开发技术、TCP/IP 协议等进行聊天软件的实际 开发。具体要实现的目标如下：(1) 实现用户的注册、登陆、修改信息等功能 (2) 实现点对点的通信，即私聊(3) 实现一对多的通信，即群聊 (4) 实现点对 点的文件传输 。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 6 第一章第一章 系统所涉及到的技术系统所涉及到的技术 1.1 Java 语言概述语言概述 JAVA 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序

11、设计语言，由升 阳（Sun Microsystems）公司的詹姆斯高斯林（James Gosling）等人于 1990 年代初开发。它最初被命名为 Oak，目标设定在家用电器等小型系统的编程语 言，来解决诸如电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通讯问题。 由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun 放弃了该项计划。就在 Oak 几近失败之时，随着互联网的发展，Sun 看到了 Oak 在计算机网络上的广 阔应用前景，于是改造了 Oak，在 1995 年 5 月 23 日以“Java”的名称正式发 布了。Java 伴随着互联网的迅猛发展而发展，成为当今计算机业界不可忽视的 力量和重

12、要的发展潮流与方向。 （1）Java 语言的起源 最早 Java 语言的出现是源于独立开发平台语言的需要，当时人们希望能编 写出嵌入到各种家用电器等设备的芯片上、且易于维护的程序。它的出现是为 了弥补当时的编程语言，例如 C、C+等只能对特定的 CPU 芯片进行编译的缺陷。 Java 的设计者们就大胆设想让更换芯片的电器还是能够正确运行，无需重新编 译芯片，因此 Sun 公司于 1990 年成立了由 James Gosling 领导的开发小组，开 始致力于开发一种可移植的、跨平台的语言，该语言能生成正确运行于各种操 作系统、各种 CPU 芯片上的代码。经过他们的精心钻研和努力，便促成了 Jav

13、a 语言的诞生。 （2）Java 语言的发展前景 在 2005 年的 Java One 开发者大会上，James Gosling 做了题为“Java 技 术下一个 10 年贡献”的演讲，James Gosling 认为，Java 技术提高了计算的 “流动性” ，就如同货币的发明提高了商品的流动性一样。无所不在的网络丰富 了每个人的信息量，就如同可以兑换的货币产生了财富一样。由于从前的网络 速度是很慢的，所以计算被束缚在特定的计算机上，而这种情况将一去不复返 了。 目前，全球 Java 开发人员已经超过 450 万，因此 Java 社区是一个充满活 力和创新精神的团队，这正是 Java 更加繁荣

14、的保障。为了保持 Java 的增长和 推进 Java 社区的参与，Sun 在 Java One 开发者大会上宣布开放 Java 核心源代 码，以鼓励更多的人参与到社团活动中来，这是 Sun 为推进社团发展和维护 Java 技术兼容性而迈出的重要一步，同时也是 Java 技术在创新和社会进步上 继续发挥重要作用的标志。 随着 Java 的开源，在未来的十年里，Java 的应用范围将变得更广。数字 媒体将是 Java 的下一个目标，同时，Java 将教育和健康作为未来 Java 发展过 程中的两大重点应用领域。 （3）Java 的语法 长春理工大学光电信息学院毕业设计 7 Java 是面向对象的程

15、序设计语言，其基本语法和 C 语言大致相同。从一定 角度上讲，C 语言加上面向对象功能就是 C+。那么 Java 与 C+有什么区别呢？ 简要地说，Java 改进了 C+的一些缺点，并增加了一些新的功能，从而变得比 C+更加简单、易学，编写出来的程序也更具健壮性。下面就对它们进行一个简 单的比较。 Java 去掉了 C 语言的指针。如指针使用得当，对增强程序的功能有很大 帮助，一旦使用不当，经常会导致死机。 Java 没有了 C 语言中的预处理器。如#ifdef、#define、常量声明等都不 使用了，当然也少了#include 命令，从而也没有头文件（.h 文件） 。和 C+相 比，Java

16、 不支持多继承的概念，目的是为了避免对象和对象之间的关系复杂化。 Java 增加了垃圾回收机制、异常处理和新的限定词等功能。这些几乎全 部都是基于整个系统和程序本身安全性的考虑。 不论在何种平台上，Java 基本数据类型的大小是不变的。 1.2 Socket 编程编程 Socket 接口是访问 Internet 使用得最广泛的方法。 如果你有一台刚配 好 TCP/IP 协议的主机，其 IP 地址是 192.168.0.1， 此时在另一台主机或同一 台主机上执行 ftp192.168.0.1，显然无法建立连接。因“192.168.0.1“ 这台主 机没有运行 FTP 服务软件。同样， 在另一台或

17、同一台主机上运行浏览软件 如 Netscape，输入“http:/192.168.0.1“，也无法建立连接。现在，如果在这台 主机上运行一个 FTP 服务软件（该软件将打开一个 Socket， 并将其绑定到 21 端口） ，再在这台主机上运行一个 Web 服务软件（该软件将打开另一个 Socket，并将其绑定到 80 端口） 。这样，在另一台主机或同一台主机上执行 ftp 192.168.0.1，FTP 客户软件将通过 21 端口来呼叫主机上由 FTP 服务软件 提供的 Socket，与其建立连接并对话。而在 netscape 中输入 “http:/192.168.0.1“时，将通过 80 端

18、口来呼叫主机上由 Web 服务软件提供的 Socket，与其建 立连接并对话。 在 Internet 上有很多这样的主机，这些主机一般运行了多个服务软件，同 时提供几种服务。每种服务都打开一个 Socket，并绑定到一个端口上，不同的 端口对应于不同的服务。Socket 正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台 主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供 220 伏交 流电， 有的提供 110 伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头 插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。 在 Java 中所谓 Socket 通常也称作“套接字“，用于描述 IP 地址和端口，是

19、 一个通信链的句柄。应用程序通常通过“套接字“向网络发出请求或者应答网络 请求。 ，Socket 和 ServerSocket 类库位于 包中。ServerSocket 用于 服务器端，Socket 是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都 会产生一个 Socket 实例，操作这个实例，完成所需的会话。对于一个网络连接 长春理工大学光电信息学院毕业设计 8 来说，套接字是平等的，并没有差别，不因为在服务器端或在客户端而产生不 同级别。不管是 Socket 还是 ServerSocket 它们的工作都是通过 SocketImpl 类 及其子类完成的。 重要的 Socket API：

20、.Socket 继承于 java.lang.Object，有八个 构造器，其方法并不多，下面介绍使用最频繁的三个方法。 Accept 方法用于产生“阻塞“，直到接受到一个连接，并且返回一个客户端 的 Socket 对象实例。“阻塞“是一个术语，它使程序运行暂时“停留“在这个地方， 直到一个会话产生，然后程序继续；通常“阻塞“是由循环产生的。 getInputStream 方法获得网络连接输入，同时返回一个 InputStream 对象 实例。 getOutputStream 方法连接的另一端将得到输入，同时返回一个 OutputStream 对象实例。 注意：其中 getInputStream

21、 和 getOutputStream 方 法均可能会产生一个 IOException，它必须被捕获，因为它们返回的流对象， 通常都会被另一个流对象使用。 服务器，使用 ServerSocket 监听指定的端口，端口可以随意指定（由于 1024 以下的端口通常属于保留端口，在一些操作系统中不可以随意使用，所以 建议使用大于 1024 的端口） ，等待客户连接请求，客户连接后，会话产生；在 完成会话后，关闭连接。 客户端，使用 Socket 对网络上某一个服务器的某一个端口发出连接请求， 一旦连接成功，打开会话；会话完成后，关闭 Socket。客户端不需要指定打开 的端口，通常临时的、动态的分配一

22、个 1024 以上的端口。 Socket 接口是 TCP/IP 网络的 API，Socket 接口定义了许多函数或例程， 程序员可以用它们来开发 TCP/IP 网络上的应用程序。要学 Internet 上的 TCP/IP 网络编程，必须理解 Socket 接口。 Socket 接口设计者最先是将接口放 在 Unix 操作系统里面的。如果了解 Unix 系统的输入和输出的话，就很容易了 解 Socket 了。网络的 Socket 数据传输是一种特殊的 I/O，Socket 也是一种文 件描述符。Socket 也具有一个类似于打开文件的函数调用 Socket()，该函数返 回一个整型的 Socke

23、t 描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该 Socket 实现的。 1.3 TCP/IP 协议协议 TCP/IP 是 Transmission Control Protocol/Internet Protocol 的简写， 中文译名为传输控制协议/互联网络协议，该协议是 Internet 最基本的协议， 简单地说，就是由底层的 IP 协议和 TCP 协议组成的。TCP/IP 协议的开发工作 始于 70 年代，是用于互联网的第一套协议。 （1）TCP/IP 参考模型 TCP/IP 协议的开发研制人员将 Internet 分为五个层次，以便于理解，它 也称为互联网分层模型或互联网分层参考

24、模型，如下所示： 物理层：对应于网络的基本硬件，这也是 Internet 物理构成，即我们可以 长春理工大学光电信息学院毕业设计 9 看得见的硬设备，如 PC 机、互连网服务器、网络设备等，必须对这些硬设备的 电气特性作一个规范，使这些设备都能够互相连接并兼容使用。 网络接口层：它定义了将资料组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程， 帧是指一串资料，它是资料在网络中传输的单位。 互联网层：本层定义了互联网中传输的“信息包”格式，以及从一个用户 通过一个或多个路由器到最终目标的“信息包“转发机制。 传输层：为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连 接。 应用层：它定义了应用程序使

25、用互联网的规程。 （2）网间协议 IP Internet 上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通常称 IP 协议。我 们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类 型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须 使两台计算机使用同一种“语言“。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的 共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。 计算机的通信协议精确地定义了计算机在彼此通信过程的所有细节。例如， 每台计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以 及接收方的计算机应做出哪些应答等等。 网际协议 IP 协议提供了

26、能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬 件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二 进制数据，就可以使用 IP 协议加入 Internet 了。 如果希望能在 Internet 上进行交流和通信，则每台连上 Internet 的计 算机都必须遵守 IP 协议。为此使用 Internet 的每台计算机都必须运行 IP 软 件，以便时刻准备发送或接收信息。 IP 协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装 IP 软件， 使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网

27、络，只不过是 利用 IP 协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来， 使得它们彼此之间都能够通信。 （3）传输控制协议 TCP 尽管计算机通过安装 IP 软件，从而保证了计算机之间可以发送和接收资料， 但 IP 协议还不能解决资料分组在传输过程中可能出现的问题。因此，若要解决 可能出现的问题，连上 Internet 的计算机还需要安装 TCP 协议来提供可靠的 并且无差错的通信服务。 TCP 协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起 了重要作用：当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP 协议会让它 们建立一个连接、发送和接收资料以及终止

28、连接。 传输控制协议 TCP 协议利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程序提供可 长春理工大学光电信息学院毕业设计 10 靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化。即使在 Internet 暂时出 现堵塞的情况下，TCP 也能够保证通信的可靠。 众所周知， Internet 是一个庞大的国际性网络，网络上的拥挤和空闲时 间总是交替不定的，加上传送的距离也远近不同，所以传输资料所用时间也会 变化不定。TCP 协议具有自动调整“超时值“的功能，能很好地适应 Internet 上各种各样的变化，确保传输数值的正确。 因此，从上面我们可以了解到：IP 协议只保证计算机能发送和接收分组资 料，而 TC

29、P 协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工的信息流传输服务。 综上所述，虽然 IP 和 TCP 这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使 用，但它们是在同一时期作为一个协议来设计的，并且在功能上也是互补的。 只有两者的结合，才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接 到 Internet 的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常 把这两个协议统称作 TCP/IP 协议。 1.4 Swing 简介简介 Swing 是一个用于开发 Java 应用程序用户界面的开发工具包。它以抽象窗 口工具包（AWT）为基础使跨平台应用程序可以使用任何可插拔的外观风格。 Sw

30、ing 开发人员只用很少的代码就可以利用 Swing 丰富、灵活的功能和模块化 组件来创建优雅的用户界面。 Swing 的产生主要原因就是 AWT 不能满足图形化用户界面发展的需要。AWT 设计的初衷是支持开发小应用程序的简单用户界面。例如 AWT 缺少剪贴板、打 印支持、键盘导航等特性，而且原来的 AWT 甚至不包括弹出式菜单或滚动窗格 等基本元素。 此外 AWT 还存在着严重的缺陷，人们使 AWT 适应基于继承的、具有很大伸 缩性的事件模型，基于同位体的体系结构也成为其致命的弱点。 随着发展的需要，Swing 出现了，Swing 组件几乎都是轻量组件，与重量组 件相比，没有本地的对等组件，

31、不像重量组件要在它们自己的本地不透明窗体 中绘制，轻量组件在它们的重量组件的窗口中绘制。 这一讲我们讲一下基本的 Swing 组件使用方法和使用 Swing 组件创建用户 界面的初步方法。 Swing 是由 100%纯 Java 实现的，Swing 组件是用 Java 实现的轻量级（ light-weight）组件，没有本地代码，不依赖操作系统的支持，这是它与 AWT 组件的最大区别。由于 AWT 组件通过与具体平台相关的对等类（Peer）实现， 因此 Swing 比 AWT 组件具有更强的实用性。Swing 在不同的平台上表现一致， 并且有能力提供本地窗口系统不支持的其它特性。 Swing

32、采用了一种 MVC 的设计范式，即“模型-视图-控制“（Model-View- Controller） ，其中模型用来保存内容，视图用来显示内容，控制器用来控制用 户输入。 Swing 外观感觉采用可插入的外观感觉（Pluggable Look and 长春理工大学光电信息学院毕业设计 11 Feel，PL public MyThread(int num) number = num; System.out.println (“创建线程 “ + number); public void run() while(true) 长春理工大学光电信息学院毕业设计 12 System.out.printl

33、n(“线程 “ + number + “:计数 “ + count); if(+count= 6) return; public static void main(String args) for(int i = 0; i 5; i+) new MyThread(i+1).start(); 这种方法简单明了，符合大家的习惯，但是，它也有一个很大的缺点，那 就是如果我们的类已经从一个类继承（如小程序必须继承自 Applet 类） ，则无 法再继承 Thread 类，这时如果我们又不想建立一个新的类，应该怎么办呢？ 我们不妨来探索一种新的方法：我们不创建 Thread 类的子类，而是直接使 用它，

34、那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例，有点类 似回调函数。但是 Java 没有指针，我们只能传递一个包含这个方法的类的实 例。 那么如何限制这个类必须包含这一方法呢？当然是使用接口！（虽然抽象 类也可满足，但是需要继承，而我们之所以要采用这种新方法，不就是为了避 免继承带来的限制吗？） Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。 方法二：实现 Runnable 接口 Runnable 接口只有一个方法 run()，我们声明自己的类实现 Runnable 接口 并提供这一方法，将我们的线程代码写入其中，就完成了这一部分的任务。但 是 R

35、unnable 接口并没有任何对线程的支持，我们还必须创建 Thread 类的实例， 这一点通过 Thread 类的构造函数 public Thread(Runnable target);来实现。 下面是一个例子： public class MyThread implements Runnable int count= 1, number; public MyThread(int num) number = num; System.out.println(“创建线程 “ + number); public void run() while(true) System.out.println (“

36、线程 “ + number + “:计数 “ + count); if(+count= 6) return; 长春理工大学光电信息学院毕业设计 13 public static void main(String args) for(int i = 0; i 5;i+) new Thread(new MyThread(i+1).start(); 严格地说，创建 Thread 子类的实例也是可行的，但是必须注意的是，该子 类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法，否则该线程执行的将是子类的 run 方法，而不是我们用以实现 Runnable 接口的类的 run 方法，对此大家不妨试 验一下

37、。 使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代 码，有利于封装，它的缺点在于，我们只能使用一套代码，若想创建多个线程 并使各个线程执行不同的代码，则仍必须额外创建类，如果这样的话，在大多 数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。 （2）线程的四种状态 1. 新状态：线程已被创建但尚未执行（start() 尚未被调用） 。 2. 可执行状态：线程可以执行，虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能 被分配给该线程，从而使得它执行。 3. 死亡状态：正常情况下 run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果

38、，但是不被推荐，前者会产生异常，后者是强制终止， 不会释放锁。 4. 阻塞状态：线程不会被分配 CPU 时间，无法执行。 （3）线程的优先级 线程的优先级代表该线程的重要程度，当有多个线程同时处于可执行状态 并等待获得 CPU 时间时，线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间，优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间，优先级低的线程也不 是没有机会，只是机会要小一些罢了。 你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线 程的优先级，线程的优先级界于 1(MIN_PRIORITY)和 10(MAX_PRIORITY)

39、之间， 缺省是 5(NORM_PRIORITY)。 （4）线程的同步 由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间，在带来方便的同时，也带 来了访问冲突这个严重的问题。Java 语言提供了专门机制以解决这种冲突，有 效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以 我们只需针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包 括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 14 第二章第二章 网络聊天系统分析网络聊天系统分析 2.1 系统功能需

40、求系统功能需求 一般在开发一款软件时，最先考虑的就是用户的需求，所以进行需求分析 是必不可少的步骤，它需要对目标项目提出完整、准确、清晰、具体的要求。 首先，服务器需要同时连接很多个用户，并能提供给这些连接用户所需要的任 务处理请求，这就要求服务器能同时处理多个 Socket 连接。服务器模型一般分 为循环服务器和并发服务器，循环服务器一次只能处理一个连接，也就是说同 一时间只能由一个用户连接到服务器进行消息处理，这种情况是不被允许的。 因此我们将采用多线程方式的并发服务器来设计服务器端，这样将能从很大程 度上提高服务器的运行效率。其次，客户端只需要连接到服务器便可以进行任 务的处理工作，因此

41、客户端的主要性能要求为图形界面运行的稳定性和对出错 信息的及时反映。当一个窗体出现问题时能够及时的处理，让主程序不受影响。 再者，所有的应用程序在运行过程中都会出现出错的情况，这种错误可能来自 于程序本身，也可能是用户操作的失误所造成的。当有错误发生时，我们应该 有一个很好的机制来保障错误能够及时地被排除。当应用程序出现了错误的时 候我们就需要程序能提供给我们出错的信息，这样用户就能够很快的找出具体 的出错原因，以便寻找合理的途径去解决它。 2.22.2 可行性分析可行性分析 可行性分析(Feasibility Analysis)也称为可行性研究，是在系统调查的基础 上，针对新系统的开发是否具

42、备必要性和可能性，对新系统的开发从技术、经 济、社会的方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新系统的开发成功。 可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解 决。 2.3.1 社会可行性社会可行性 根据目前的计算机发展来看，公司几乎都是有网路需要的，无论是公网还是 私网，很多公司和企业或者校园都提供了局域网信息服务。而网络聊天系统只 要是用户的电脑连入局域网就能够访问，无须任何的其他昂贵设备，大大的节 省了用户的资金。 2.3.2 用户可行性用户可行性 本系统服务的对象是各大公司或企业的工作人员，使用人员主要是掌握计 算机基本操作技能的用户。加之，当前类似的系统操作简

43、单，使用者能够很快 上手。因此，在系统的使用方面不会存在问题。 2.3.3 技术可行性技术可行性 本次项目所使用的开发语言是 Java，Java 语言以其跨平台的特性一致都被 业界认为是编程的最佳选择，经过多年的发展 Java 虚拟机已经升至 1.7 版本， 在性能上有了很大提高，在 API 函数方面有了很多扩充和冗余的精简。同时， 长春理工大学光电信息学院毕业设计 15 基于 Java 语言的设计模式的发展为软件的设计提供了大量的可供选择的解决方 案，保证了系统软件的实现效率和运行过程中的逻辑健壮性。 服务器 数据库服务器 防火墙 图 2.1 C/S 架构示意图 本次项目系统架构是 C/S

44、架构。如图 2.1，因为 C/S 以它的灵活性，通用性， 易操作性等特点在用户呈现方面一致是比较好的选择。目前，由于这种架构在 系统构架方面的广泛采用，已经在系统构架上积累了大量的经验。所以本系统 在技术上是可行的。 2.3.4 经济可行性经济可行性 从经济可行性的角度出发，系统在开发的过程中，主要应该考虑如何节约 开发成本，缩短开发周期，以最小的投入获得最大的回报。为了保证软件产品 的质量，系统的开发周期应该控制在 1 个月左右，并且要保证充足的调研时间 和测试周期。 整个网络聊天系统在开发过程中仅仅需要 1 到 2 名具有一定开发经验的程 序员。所用的软件主要是 Eclipse，该软件目前

45、是开源和免费的。在硬件方面只 需要一台交换机和专门用于编程和数据库服务的 1 到 2 台电脑，这些在目前市 场上价格是可以接受的。因此在经济方面是可行的。 2.32.3 系统开发环境系统开发环境 软件环境方面，本系统的采用的开发技术主要是 Java，界面技术上采用的 是 Swing，并通过 Socket 和多线程技术来实现。系统开发工具是采用的 Eclipse 集成开发环境。 在硬件环境方面，本系统的实现需要一台数据库服务器和一台服务器以及 若干的终端电脑。以保证在系统完成之后有一个模拟环境，进行必要的测试。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 16 第三章第三章 系统设计实现系统设计实现 3.

46、13.1 系统数据库设计系统数据库设计 本文在系统分析的基础上，对系统的规模和总体目标有了客观的估计，明 确了设计任务和步骤。数据库设计是一个有序工作流程，它包括需求分析、概 念设计、逻辑设计和物理设计三个阶段。在需求分析已经基本明确的前提下， 本小结将主要从概念设计和逻辑设计阶段对数据库进行分设计。 3.1.1 数据库概念设计数据库概念设计 本系统的数据库概念设计主要用关系实体模型，即 ER 模型。利用 ER 方法 进行概念设计，可分为三步进行：首先设计局部 ER 模式；然后把局部 ER 模式 综合成一个全局 ER 模式；最后对全局 ER 模式进行细化，得到最终的 ER 模式， 即概念模式。

47、以下将按照这样的步骤进行。 实体的划分方式有两种，一种是按系统的当前用户进行划分。另一种是按 用户要求数据库提供的服务归纳成几类，是每一类应用访问的数据显地不通于 其他类，然后为每类应用设计一个局部的 ER 模式。本文按用户划分设计局部 ER 模式。主要用于存储用户注册信息聊天记录以及对文件的存储等。 3.3.2 2 客户端与服务器的通信客户端与服务器的通信 客户端和服务器是基于 TCP/IP 协议建立连接，并完成数据传输的，其流程 图如下图所示。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 17 创建ServerSocket套接字 服务器创建过程 和本机IP地址绑定 监听指定端口并阻塞 响应客户端请求

48、 创建Socket套接字 客户端创建过程 向指定IP地址的服务器 的指定端口发送请求 和客户端建立连接，并 相互发送消息 和服务器端建立连接， 并相互发送消息 关闭Socket连接关闭Socket连接 关闭ServerSocket对象 图 3.2 客户端和服务器创建流程图 在 Java 的基于 TCP/IP 协议的 Socket 编程中，服务端使用 ServerSocket 类开创建，而客户端使用的 Socket 类。 3.3.3 3 客户端与客户端的通信客户端与客户端的通信 客户端同客户端的通信是通过服务器转发的形式来实现的，其示意图如下 图所示。 客户端 服务器客户端 发送消息，并指定接受

49、方根据接受的消息转发给客户端 发送消息，并指定接受方根据接受的消息转发给客户端 图 3.3 通信示意图 需要注意的是，客户端同客户端之间并没有直接的联系，而是通过服务器作 为中转站的形式来完成数据传输的。这样可以保证服务器能够对客户端之间的 数据进行处理，同时还能保证数据的安全性。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 18 3.3.4 4 C/SC/S 的架构模式的架构模式 本聊天系统采用的是目前流行 C/S 架构来设置的，同时采用了三层架构。 这三层分别是指数据库服务器、应用程序服务器以及应用程序客户端。这样可 以合理的将各个任务分配至客户端和服务器端，从而降低系统的通信开销。 JDBC TCP TCP TCPTCP TCP 图 3.4 架构示意图 3.3.5 5 系统的功能模块设计系统的功能模块设计 根据前面的需求分析和系统总体分析，最终设计系统的功能模块图如下图 所示。 网 络 聊 天 软 件 服务器端 客户端 建立连接 操作数据库 监听客户端 查找用户信息 添加用户信息 更新用户信息 删除用户信息 注册用户 用户登录 查看好友 发送聊天信息 进入聊天室