JAVA 的聊天室程序

终于完成了这个实验了，写了报告以及 email 给老师了。
一直很懒，不过这个程序写得还挺顺利的，用 JAVA 进行网络编程和多线程编程很方便，只是界面编程比较麻烦点，不过为了省事我的界面做得挺简洁的。
不过代码写得还是挺难看嘀，太紧凑了，个人还是比较喜欢自己编的 C++ 程序的代码结构。
这个大概就是这个学期我唯一一件认真做的和课程相关密切的事情了。

工程文件和程序已上传，但是还在审阅中。。稍后可在http://download.youkuaiyun.com/user/Rappy/下载。

报告如下：
多线程多人聊天程序

实验目的

编写一个多人聊天的客户/服务器多线程聊天室程序。

理解TCP协议和多线程编程.。

了解聊天软件的基本原理。

 

实验内容

聊天室程序功能简述：

聊天室程序分为服务器端，和客户端。

服务器程序作为一个中转站。所有客户端都只与服务器进行通信。

客户端程序以用户名登录。

服务器和客户端都显示在线的用户列表。

用户可以向所有用户发表消息。

 

实验过程

（1）采用 Eclipse 作为开发工具，JAVA 为开发语言。

（2）使用 JAVA 的 Socket 和 ServerSocket 这两个类可以在网络连接时不必关心底层操作，而使用DataInputStream 和 DataOutputStream 这两个类可以像本地输入输出那么方便。

扩展 JAVA 的 Tread 类，可以在进行多线程编程时不必关心阻塞等操作，只需要重载其运行方法 void run ();。

（3）消息的格式是由格式前缀以及内容构成：

客户端消息：

”L user” 表示以 user 为用户名来登录（log in）服务端；

“M XXX” 表示向服务端发送内容为 “XXX” 的聊天消息；

“Q” 表示退出登录（quit）。

服务端消息：

“A user1 user 2 ” 表示接受（accept）用户的登录请求并向其发送在线用户的名单；

“R” 表示拒绝（refuse）用户的登录请求，假如用户名已被占用。

“M XXX” 表示服务端向在线用户广播内容为 “XXX” 的聊天消息。

“L user” 表示名为 user 的用户登录成功，向在线用户发送该用户登录的消息。

“Q user” 表示名为 user 的用户退出登录，向在线用户发送其退出登录的消息。

“Q” 表示接受用户的退出登录请求。

（4）服务端

界面如下：

其中 Server IP 是本机的 IP 地址，不可编辑，而 Server Port 是服务端口，点击Start 按钮即可以监听该端口，而 Start 按钮会变成 Stop 按钮，再次点击将会断开所有用户的连接，而重新变成 Start 按钮。如下图为服务状态中：

 

（A）

服务端是由一个 Server 类构成，其定义为

public class Server extends Frame implements ActionListener{//…}

表示继承了 JAVA 的框架类 Frame 并实现了 ActionLisstenner 的界面，即其是一个窗口，并可以监听用户的行为，如点击按钮。

主要变量有：

private boolean serving = false;

private ServerSocket server;

private Hashtable ht;          // 记录 String userName -> DataOutPutStream out

private Hashtable ht_s;       // 记录 String userName -> Socket connection

 

serving 是一个全局的布尔变量，表示是否在服务中。在点击 start 按钮后设为 true，点击 stop 按钮后设为 false。

server 是一个服务套接字，用于监听端口，接受用户的连接请求。

ht 是记录用户名到连接该用户的输出流的哈希表，用于向用户广播消息。

ht_s 是记录用户名到连接该用户的套接字的哈希表，用于停止服务时，断开这些连接。

 

另外还包括了一些控件，用于程序的界面中。

（B）

在 Server 类里面有两个嵌套类，都是扩展的线程类：

private class ServerThreadSingle extends Thread{//…}

private class ServerThread extends Thread{//…}

 

其中第二个是监听用户的登录请求的线程，主要代码如下：

while(serving){

          Socket connection = server.accept();

          ServerThreadSingle handler = new ServerThreadSingle(connection);

}

即当服务的时候，接受用户的连接请求，并开始一个单独的服务线程（第一个线程类）和用户进行通信。

 

而第一个线程类的主要工作是

在线程类的构造函数中初始化一个布尔变量 login = false;

然后在线程类的 run() 方法中进行以下工作：

while (!login){

          // 读取用户发来的消息。

          // 如果该消息的格式前缀是 ‘L’ ，那么判断消息是否包含用户名

// 或者用户名是否已存在于一个用于记录用户名的哈希表 ht 中。

// 如果是，则回复消息 “R”，表示拒绝。

// 如果否，则回复一条消息 “A user1 user2 …”，表示接受。

// 其中user1, user2, …是当前所有在线用户的名单，从哈希表中读取。

// 向这些在线用户发送消息 “L current_user” ，

// current_user 是当前登录的用户所提供的用户名。

// 向哈希表中添加该用户名。

// 在服务端的消息输出区中输出用户登录成功的消息。

login = true;

}

while (login){

// 接收用户的消息

// 如果消息的格式前缀是 ‘Q’，那么回复消息 “Q”，提示退出成功，

// 从哈希表中删除该用户名，并广播消息 “Q current_user”。

// 否则将消息加上当前用户名并广播给所有用户（包括当前用户）。

// 在服务端的消息输出区中输出消息。

}

// 关闭连接

（C）

     事件处理方法，用于程序界面响应按钮点击的事件。

public void actionPerformed(ActionEvent event){//…}

在点击 start 按钮后，将 serving 设为true，并新建一个服务套接字和启动服务线程，其中需要从界面中读进服务端口的设定值。然后 start 按钮变为 stop 按钮。

点击 stop 按钮后，将 serving 设为 false，并断开所有连接，然后 stop 按钮变为 start 按钮。

（5）客户端

     界面如下：

   

     其中的 User Name 需要填入自己的用户名（初始化为 User），Server IP 需要填入

服务器的 IP 地址（初始化为本机 IP），Server Port 需要填入服务器的监听端口

（默认是 8888，无需更改）。然后点击 Login 按钮即可向服务器发送登录请求。

登录后，在消息文本输入区中输入聊天消息后，点击 Send 按钮即可发送消息。

点击 Logout 按钮可以退出登录。如下图，为聊天状态（在另外一台机器上运行）：

（A）

客户端是由一个 Client 类构成，其定义为：

public class Client extends Frame implements ActionListener{//…}

表示继承了 JAVA 的框架类 Frame 并实现了 ActionLisstenner 的界面，即其是一个窗口，并可以监听用户的行为，如点击按钮。

主要变量有：

private boolean login = false;         // 记录是否登录的布尔变量

private Socket connection;           // 用于和服务端连接的套接字

private recThread receiver;           // 用于启动接收服务端消息的线程

 

另外还包括了一些控件，用于程序的界面中。

（B）

在 Client 类的时间处理方法中分别处理来自按钮 Login，Send，Logout的时间，其中主要是分别调用 logIn ()，sendMsg ()，quit () 这三个方法。

logIn () 方法主要是从界面中获取登录信息，向服务端发送登录消息

“L userName”。如果服务端返回的消息是 “R” 则提示用户 “User name error”，如果是”A user1 user2…” 则将 ’A’ 后面的用户名添加到界面控件的 list 中，然后启动一个接收服务端消息的线程receiver，稍后解释这个线程。

 

sendMsg () 方法主要是从界面的消息文本输入区获取消息，加上 ”M “ 前缀然后向服务端发送消息。

 

quit () 方法主要是向服务端发送消息 ”Q”。

(C)

用于接收服务端消息的线程receiver 是一个嵌套类，扩展了线程类 Thread，其定义如下：

private class recThread extends Thread{//…}

在其 run () 方法里面主要工作是：

读取服务端的消息。

如果前缀是 ‘L’，那么将 ‘L’ 后面的 userName 加入界面控件 list 中。并在消息文本输出区提示该用户已登录。

如果前缀是 ‘Q’，那么判断 ‘Q’ 后面是否跟着 userName，如果是则将 userName 从界面控件 list 中删除，否则即为本客户端退出成功，清除 list 里面的所有用户名。并在消息文本输出区提示该用户已退出。

如果前缀是 ’M’，那么将消息输出到消息文本输出区中。

 

（6）其他

在Server 类和 Client 类的构造函数里面的主要工作是添加按钮的事件监听器，以及调用 setup () 方法，使用布局管理器将控件按照一定的布局添加到界面中。

界面包含了一个 List 类的控件 list，用于显示在线用户名单。

 

实验总结

主要参考了《JAVA 语言程序设计》（清华出版社，朱福喜编著），了解到界面编程，多线程编程和网络编程的基本要点。

参考在线文档，了解到 Hashtable, List 类的使用方法。

从本次的实验中，掌握了JAVA 程序的开发的基本方法，开发工具 Eclipse 的使用，以及熟悉了网络编程中的 C/S 模型。