基于TCP协议的网络聊天室

本文介绍了一个基于TCP协议的简易网络聊天室实现方案,包括服务端和客户端程序的设计与搭建过程。服务端通过监听指定端口接受客户端连接请求,并为每个客户端创建独立线程处理消息收发;客户端则通过界面进行消息输入与显示。

创建服务端程序

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
    
        new Thread(new ServerTask()).start(); //执行服务任务
        
    }
}

/**
*创建服务任务类
*/
class ServerTask implements Runnable {


    private ServerSocket serverSocket; //服务端口
    private List<Socket> clients; //客户端列表,用于保存所有客户端的socket

    public ServerTask() {
        try {
        
            serverSocket = new ServerSocket(6666); //初始化服务端口
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        if (serverSocket.isBound()) {
        
            System.out.println("服务器端口开启成功......");

        }

    }


    @Override
    public void run() {
    
        clients = new ArrayList<>(); //初始化客户端列表
        
        try {
        
            while (true) {//这里使用循环,一直处理用户请求
            
                Socket socket = serverSocket.accept(); //开始接收连接对象,没有用户请求挂起,阻塞。
                
                clients.add(socket); //有用户请求后,将该客户端的socket加入客户端列表
                
                new Thread(new HandlingClientCheat(socket)).start(); //开启线程处理聊天任务
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    /**
     * 定义处理客户端信息的内部类
     */
    class HandlingClientCheat implements Runnable {
    
        private Socket socket; //该客户端的socket

        public HandlingClientCheat(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));   //获得网络输入流
                
                SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");     
                
                Date date = new Date();  //创建一个日期对象,可以显示信息时间
                
                String str;
                
                while ((str = reader.readLine()) != null) {

                        date.setTime(System.currentTimeMillis());//获取当前时间

                        str = simpleDateFormat.format(date) + "\n" + str;//格式化当前时间

                        System.out.println(str); //服务端输出聊天信息

						//给其他客户端转发此客户端的信息
                        for (Socket client : clients)
                            if (client != socket) {
                                PrintWriter writer = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));
                                writer.println(str);
                                writer.flush();
                            }
                   

                }

            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }


}

创建客户端程序 | 搭建客户端界面

  • 客户端程序
public class Client {

   private ClientSendThread clientSendThread; //客户端发送信息线程
   private ClientFrame clientFrame; //所属的客户端界面
   private String username; //用户名

   public Client(ClientFrame clientFrame,String username){

       this.clientFrame = clientFrame;
       
       this.username = username;

       try {

           Socket socket = new Socket("localhost", 6666); //根据主机及端口号开启连接,并获得Socket对象
           if (socket.isConnected())
               clientFrame.showText.append("服务器连接成功.....\n\n");

           clientSendThread = new ClientSendThread(socket);

           clientSendTask.start();//创建并开启发送信息线程
           
           new ClientReceiveThread(socket).start();//创建并开启接收信息线程

       } catch (IOException e) {
           clientFrame.showText.append("服务器连接失败,请检查服务器是否开启.....");
           e.printStackTrace();
       }

   }

    public ClientSendThread getClientSendThread() {
        return clientSendTask;
    }

/**
*创建一个处理发送信息的内部类
*/
    class ClientSendThread extends Thread {

        private Socket socket; //此客户端的socket对象
        private String message; //此客户端发送的信息

        public ClientSendThread(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {

                PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream()); //获取网络输出流
                
                while (true) {
                
                    synchronized (this){
                        wait();  //这里先让此线程等待,知道客户端界面有内容输入就唤醒
                    }
                    
                    writer.println(username+":"+message);//将此用户发送的信息输出给服务端
                    
                    clientFrame.showText.append("\t\t\t\t\t\t\t\t\t我的:\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t"+message+"\n\n");  //在对应的客户端界面显示信息
                    
                    message = null;  
                    
                    writer.flush(); //刷新输入流
                }

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        public void setMessage(String message) {
            this.message = message;
        }
    }

/**
*创建客户端接收信息的内部类
*/
    class ClientReceiveThread extends  Thread {

        private Socket socket; //此客户端的socket对象

        public ClientReceiveThread(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); //获取网络输入流
                
                String str;
                
                while ((str = reader.readLine()) != null) {
                
                        clientFrame.showText.append(str+"\n\n"); //在客户端界面显示
                        clientFrame.showText.setCaretPosition(clientFrame.showText.getText().length());
                    
                }

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

}
  • 搭建客户端界面

我这里搭建客户端界面使用的是JavaSwing

class ClientFrame extends JFrame {
    ClientFrame frame = this;
    JPanel inputBlock;
    JTextArea inputText;
    JTextArea showText;
    JScrollPane jScrollPane;
    JButton send;
    Client client;

    public static void main(String[] args) {
        new ClientFrame(); //开启客户端界面
    }

    public ClientFrame() {
        init();
        String username = JOptionPane.showInputDialog(this, "请输入一个用户名用于聊天", "提示", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
        setTitle("聊天室"+" 用户:"+username);
        client = new Client(this,username);  //创建客户端处理程序
    }

    void init() {
        //窗口设置
        setBounds(100, 100, 800, 600);
        setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultLookAndFeelDecorated(true);
        setLayout(new GridLayout(2, 1));
        Container contentPane = getContentPane();


        //输入块
        inputBlock = new JPanel(null);


        //输入框
        inputText = new JTextArea(20, 20);
        inputText.setMargin(new Insets(10, 10, 10, 10));
        inputText.setFont(new Font("谐体", Font.BOLD, 16));
        inputText.setBounds(10, 10, 761, 230);

        //发送按钮
        send = new JButton("发送");
        send.setBounds(660, 243, 100, 30);


        inputBlock.add(inputText);
        inputBlock.add(send);


        //显示框
        jScrollPane = new JScrollPane(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED, JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);
        showText = new JTextArea("聊天记录\n\n");
        showText.setFont(new Font("宋体", Font.BOLD, 13));
        showText.setBackground(new Color(43, 43, 44));
        Border border = BorderFactory. createLineBorder(new Color(60, 63, 65));
        showText.setBorder(BorderFactory.createCompoundBorder(border, BorderFactory.createEmptyBorder(10, 10, 10, 10)));
        showText.setEnabled(false);

        jScrollPane.setViewportView(showText);

        //插入组件
        contentPane.add(jScrollPane);
        contentPane.add(inputBlock);

        setVisible(true);
        sendEvent();
    }

//组件的事件绑定
    public void sendEvent() {

//输入域的键盘事件
        inputText.addKeyListener(new KeyListener() {
            @Override
            public void keyTyped(KeyEvent e) {

            }

            @Override
            public void keyPressed(KeyEvent e) {
                if (e.getKeyChar() == KeyEvent.VK_ENTER) {
                    sendMessage();
                }

            }

            @Override
            public void keyReleased(KeyEvent e) {

            }
        });
        
//发送按钮的点击事件
        send.addActionListener(l -> {
            sendMessage();
        });
    }

//发送信息的方法
    public void sendMessage() {
        String str = inputText.getText().trim();//获取到输入域的文本
        if (!str.equals("")) {
        
            client.getClientSendThread().setMessage(str);//设置客户端发送线程需要发送的信息。
            
            synchronized (client.getClientSendThread()) {
                client.getClientSendThread().notify(); //唤醒客户端发送线程
            }
            inputText.setText("");
            showText.setCaretPosition(showText.getText().length());
        }
    }

}

运行结果

用户张三

在这里插入图片描述

用户李四

在这里插入图片描述

用户王五:

在这里插入图片描述

服务端

在这里插入图片描述

总结:如此一个简单的基于TCP协议的网络聊天室就搭建好了。

里面包含聊天室的客户端和服务器端的源文件和一份完整的设计报告。 一、 系统概要 本系统能实现基于VC++的网络聊天室系统。有单独的客户端、服务器端。 服务器应用程序能够接受来自客户端的广播,然后向客户端发送本机的IP与服务端口,让客户端接入到服务器进行聊天,检测用户名是否合法(重复),服务器责接收来自客户端的聊天信息,并根据用户的需求发送给指定的人或所有人,能够给出上线下线提示。客户端能够发出连接请求,能编辑发送信息,可以指定发给单人或所有人,能显示聊天人数,上线下线用户等。 二、 通信规范的制定 服务请求规范: 服务器端: (1) 创建一个UDP的套接字,接受来自客户端的广播请求,当请求报文内容为“REQUEST FOR IP ADDRESS AND SERVERPORT”时,接受请求,给客户端发送本服务器TCP聊天室的端口号。 (2) 创建一个主要的TCP协议的套接字负责客户端TCP连接 ,处理它的连接请求事件。 (3)在主要的TCP连接协议的套接字里面再创建TCP套接字保存到动态数组里,在主要的套接字接受请求后 ,就用这些套接字和客户端发送和接受数据。 客户端: (1) 当用户按“连接”按钮时,创建UDP协议套接字,给本地计算机发广播,广播内容为“REQUEST FOR IP ADDRESS AND SERVERPORT”。 (2)当收到服务器端的回应,收到服务器发来的端口号后,关闭UDP连接。根据服务器的IP地址和端口号重新创建TCP连接。 故我思考:客户端一定要知道服务器的一个端口,我假设它知道服务器UDP服务的端口,通过发广播给服务器的UDP服务套接字,然后等待该套接字发回服务器TCP聊天室服务的端口号,IP地址用ReceiveForom也苛刻得到。 通信规范 通信规范的制定主要跟老师给出的差不多,并做了一小点增加: (增加验证用户名是否与聊天室已有用户重复,在服务器给客户端的消息中,增加标志0) ① TCP/IP数据通信 --- “聊天”消息传输格式 客户机 - 服务器 (1)传输“用户名” STX+1+用户名+ETX (2) 悄悄话 STX+2+用户名+”,”+内容+ETX (3) 对所有人说 STX+3+内容+ETX 服务器- 客户机 (0)请求用户名与在线用户名重复 //改进 STX+0+用户名+EXT (1)首次传输在线用户名 STX+1+用户名+ETX (2)传输新到用户名 STX+2+用户名+ETX (3)传输离线用户名 STX+3+用户名+ETX (4)传输聊天数据 STX+4+内容+ETX (注:STX为CHR(2),ETX 为CHR(3)) 三、 主要模块的设计分析 四、 系统运行效果 (要求有屏幕截图) 五、 心得与体会
<计算机网络实验> 基于TCP网络聊天室的设计 -实验指导 一、实验目的 1.掌握通信规范的制定及实现。 2.练习较复杂的网络编程,能够把协议设计思想应用到现实应用中。 二、实验内容和要求 1.进一步熟悉VC++6编程环境; 2.利用VC++6进行较复杂的网络编程,完成网络聊天室的设计及编写; 三、实验(设计)仪器设备和材料 1.计算机及操作系统:PC机,Windows; 2.网络环境:可以访问互联网; 四、 TCP/IP程序设计基础 基于TCP/IP的通信基本上都是利用SOCKET套接字进行数据通讯,程序一般分为服务器端和用户端两部分。设计思路(VC6.0下): 第一部分 服务器端 一、创建服务器套接字(create)。 二、服务器套接字进行信息绑定(bind),并开始监听连接(listen)。 三、接受来自用户端的连接请求(accept)。 四、开始数据传输(send/receive)。 五、关闭套接字(closesocket)。 第二部分 客户端 一、创建客户套接字(create)。 二、与远程服务器进行连接(connect),如被接受则创建接收进程。 三、开始数据传输(send/receive)。 四、关闭套接字(closesocket)。 CSocket的编程步骤:(注意我们一定要在创建MFC程序第二步的时候选上Windows Socket选项,其中ServerSocket是服务器端用到的,ClientSocket是客户端用的。) (1)构造CSocket对象,如下例: CSocket ServerSocket; CSocket ClientSocket; (2)CSocket对象的Create函数用来创建Windows Socket,Create()函数会自行调用Bind()函数将此Socket绑定到指定的地址上面。如下例: ServerSocket.Create(823); //服务器端需要指定一个端口号,我们用823。 ClientSocket.Create(); //客户端不用指定端口号。 (3)现在已经创建完基本的Socket对象了,现在我们来启动它,对于服务器端,我们需要这个Socket不停的监听是否有来自于网络上的连接请求,如下例: ServerSocket.Listen(5);//参数5是表示我们的待处理Socket队列中最多能有几个Socket。 (4)对于客户端我们就要实行连接了,具体实现如下例: ClientSocket.Connect(CString SerAddress,Unsinged int SerPort);//其中SerAddress是服务器的IP地址,SerPort是端口号。 (5)服务器是怎么来接受这份连接的呢?它会进一步调用Accept(ReceiveSocket)来接收它,而此时服务器端还须建立一个新的CSocket对象,用它来和客户端进行交流。如下例: CSocket ReceiveSocket; ServerSocket.Accept(ReceiveSocket); (6)如果想在两个程序之间接收或发送信息,MFC也提供了相应的函数。如下例: ServerSocket.Receive(String,Buffer); //String是你要发送的字符串,Buffer是发送字符串的缓冲区大小。ServerSocket.Send(String,Butter);//String是你要接收的字符串,Buffer是接收字符串的缓冲区大小。
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