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一、课程设计要求与目的

目的：

编写一个局域网Java聊天室系统，掌握Java网络通信、多线程、IO文件操作等高级应用编程技能。

要求：

以课堂所给示例为基础，编写一个小型Java聊天室系统。

完成如下功能：

1. 多客户端模式下，实现客户与客户的单独通信，要求信息通过服务器中转
2. 添加图形界面（选做）或其他新功能
3. 实现端到端的文件传输
4. 到端的通信，实现并行通信模式

二、系统设计与实现 

2.1设计原理与思想

Socket套接字通信原理

        Socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口，供应用层调用实现进程在网络中的通信。Socket套接字是建立连接的中间件，而连接成立的前提是要有两台不同的机器存在，一般两端分别为服务器端和客户端。

Socket通信过程：

        服务端与客户端都建立一个Socket对象，然后通过Socket对象对数据进行传输。通常服务器处于一个无限循环，等待客户端的连接。

客户端过程：

        创建Socket，连接服务器，将Socket与远程主机连接，发送数据，读取响应数据，直到数据交换完毕，关闭连接，结束TCP对话。

服务端过程:

        服务端先初始化Socket，建立流式套接字，与本机地址及端口进行绑定，然后通知TCP，准备好接收连接，然后调用accept()进行阻塞，等待客户端连接。当客户端与服务器=端建立了连接，客户端发送数据请求，服务端接收请求并处理请求，然后把响应数据发送给客户端，客户端读取数据，直到数据交换完毕。最后关闭连接，交互结束。

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系统设计思想

1. 实现并行通信：初始程序，只能实现客户端发一条消息，服务端发一条消息，发送一条消息后，由于要读入对方所发消息，造成阻塞，只能你发一句，我发一句。在本次设计中，选择套接字数组，将每次产生的套接字记录下来，实现每次可发多条消息。
2. 实现文件传输：与发送文字原理相同。不同的是，一端发送文件时要先选择文件，并发送文件后，在文本框输入“发送文件”，作为触发服务端发文件的开关。另一端接收方可以自己选择好储存位置。
3. 设置聊天器界面：分为客户端和服务端两种。采用Swing框架，简洁明了。在服务端中，有退出服务器按钮。在客户端有发送、文本框、设置等按钮。

 

2.2总体设计（类与类的关系）

​​​​​​​服务端

        服务端共设计了三个类，分别是：MultiTalkServer类，ServerThread类，Server类，实现不同功能。

        主类是MultiTalkServer类，创建ServerSocket类的对象，在程序运行时，先创建Server类，启动GUI界面，即服务端启动，等待客户端连接。当客户端进行请求连接时，服务端就会新建一个套接字，启动ServerThread线程，实现客户端与客户端之间互发消息。

​​​​​​​客户端

        客户端共设计了两个类，分别是：TalkClient类，SettingView类，实现不同的功能。

        主类是TalkClient类，有消息收发和聊天器页面设计功能，每次运行时，会创建一个新的客户端，出现客户端页面。文本框中，输入所要发送给客户端编号+“ ”+消息内容。发文件时，可以先选择另一客户端文件存储位置，然后再发送文件，若不指定目录，就默认路径。

2.3详细设计

 

TalkClient类

在该类设计中，实现了GUI页面设计，包括发送、设置存储位置、选择文件等按钮。当用户启动TalkClient类时，新建一个客户端，并向服务端发送连接请求，若未连接到服务器，会出现“未连接到服务器”提示语句。若连接成功，会出现“本客户端端号”提示语句。若用户发送消息，在文本框中输入内容，点击“发送”按钮，通过addMouseListener 添加鼠标监听器send.addMouseListener(new MouseAdapter(){})，监听鼠标点击事件public void mouseClicked(MouseEvent e)。如果用户发送消息，调用相应的输出流向服务器写内容，并且向服务端发送“normal”，代表普通信息。如果用户想要发文件，首先通过“发送文件”选中文件，程序获得存储地址，然后用户在文本框中输入“发文件”，向服务端发送“File”，代表文件信息，同时将文件内容发送过去，文件发送成功后也会有相关提示语。相关程序如下：

客户端接收消息时。若消息为普通消息，即文本消息时，直接在文本框中输出消息内容。若消息为文件，则直接存储到相对应设置的路径中。

SettingView类

SettingView类为客户端界面上一个按钮的相关实现，可以设置文件的接收后的存储位置。当点击“选择文件存储位置”的按钮时，会调用ChooseDir()方法，并将文件目录赋值给客户端的目录并显示在文本框里。相关代码如下：

MultiTalkServer类

        MultiTalkServer类为客户端主程序，当客户端请求连接时，为其与服务端创建一个新的线程，并且调用Server类，建立GUI界面。为了保证能多个客户端之间能相互互发消息，消息在服务器实现中转，在该类中创建socket数组。相关代码如下：

ServerThread类

ServerThread类负责收发客户端发来的消息，收发原理与客户端类似。根据客户端发来的消息，确定客户端的通信目标，获得目标的输出流，将读入的消息通过输出流发送到相应的客户端。主要代码如下：

Server类

Server类为服务器的页面，主要功能为控制服务器的开关，相关组件有

 

三、系统测试

服务端运行测试

启动：

点击“结束”按钮即关闭服务端

客户端运行测试

启动：

发送文件：

选择文件

设置文件存储位置 

相关功能测试

客户端连接服务端

客户端未成功连接服务端时，显示“未连接到服务器”

互发消息：

可同时创建多个客户端，每两个客户端之间都可以进行单独通信，互相发送消息。客户端1给2发“你好”，2给1发“你好”，3给1发“你好”

 

实现并行通信，一段发送消息不受另一端影响，即没有每次只能发一条消息的限制。

1给2可以连发两条消息

发送文件：

选择所要发送的文件

 

在文本框中输入“发送文件”，再点击“发送”按钮

 

 

四、实验总结

        在这次课程设计，实现了多客户端的并行通信，文件传输，设置存储目录，设计聊天界面等功能，使用了Java语言编程、socket网络通信编程、多线程技术等等。在设计中，刚开始没有头绪，虽然知道了通信的原理，但不知道从何下手。通过在网上查找资料，慢慢有了思路。用socket数组存储套接字，实现多个客户端同时在线进行通信，用字节流的available方法判断缓冲区是否有可读字节，实现并行通信操作。还有界面的设计，也是从网上寻找资源学习，不过界面方面还有很多可以完善的地方，比如说：字体大小，字体主题等等。在发送消息时，也只是简单实现了私聊功能，没有实现群聊功能，但是完成了并行通信，不受任何一方发送消息数量的多少。除此之外，聊天器中，发送文件的功能还不是很完善，目前只能完成保存到默认路径中，更换存储路径的功能并没有完全实现，这也是要提高的一点。在程序运行时，发现之前运行的正常，但有时发现不能同时运行多个客户端，也通过查找资料发现解决问题的方法。总的来说，这一个课程设计，让我对Java编程了解更多，成为一个小软件开发的启蒙，也希望自己能继续再接再厉，抓住细节，更好地掌握Java。

五、代码附录

MultiTalkClient.java

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MultiTalkServer.java

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ServerThread.java

SettingView.java

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TalkClient.java