聊天室java课程设计.doc
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1、目录1背景介绍51.1 业务背景51.2 技术背景52 需求分析62.1 功能需求分析62.2 业务对象分析92.3 验收测试要求103 系统设计113.1 系统设计113.2 详细设计13 3.21客户端设计13 3.22服务端设计164 系统实现214.2 客户端实现214.2 服务端实现225 小结251.背景介绍 1.1 业务背景随着网络社会的不断发展,具有相同兴趣的网民需要互相远程交流,既要能省钱又要能即时交互,电话太贵、email又嫌慢,所以开发一个类似QQ 的及时通讯系统就变得非常有意义了。“Happy Chat”聊天系统应运而生,它较之QQ的唯一好处是自主开发,用的放心,更适合
2、在局域网内使用。它提供的功能远不如QQ丰富,但应具有如下功能:(1)与聊天室成员一起聊天;(2)可以与聊天室成员私聊;(3)用户注册、登录;(4)服务器监控聊天内容;(5)服务器发送通知;(6)服务器踢人;(7)保存服务器日志。(8)保存用户聊天信息。 1.2 技术背景 本系统要求使用java技术开发,使用文件保存数据,集成开发环境使用eclipse。开发者应有java程序设计语言、SWING基本GUI组件、多线程、文件使用、socket编程、使用eclipse的基本知识和技能。系统采用两层C/S体系结构,C端负责通过GUI与客户交互,实现注册、登陆、收发信息、退出等功能; S端是聊天系统的应
3、用服务器,主要有处理用户注册、登录、用户收发信息、用户退出等功能。C端和S端是通过网络交互的,其基本原理如图1所示:图1 C/S通讯基本原理图首先服务器启动,它会建立一个专门用于接收客户端连接请求的“倾听Socket”(相当于总服务台,有固定的IP地址和端口号),然后等待客户的连接请求。当用户想聊天时,从界面输入信息,然后与服务器建立Socket连接(连接时应指定服务器的IP地址和端口号,而客户端socket的端口由本方操作系统从空闲端口中确定),服务器端的“倾听Socket”收到连接请求后,一般会接受连接请求,并生成一个服务端socket(其端口号由服务端操作系统从空闲端口中确定),专门负责
4、与此客户端socket的通信。一旦连接请求成功,客户端将信息及请求通过本方socket的输出流发送给服务器端相应的socket,服务端则通过服务器端Socket的输入流接受客户端传输过来的信息及请求,分析是何请求,然后根据请求类型,进行相应的处理(如登录、转发信息等)。服务方也可以根据需要,通过socket的输出流发信息和请求给客户端(公告)。客户方和服务方都可以通过关闭本方的socket而结束一次通讯过程。不难发现服务器需要能同时接受多个客户的请求,为了实现这一点,一般使用多线程机制来处理,对每一个客户端连接通讯,服务器端都有一个线程专门负责处理(相当于一个服务员专门服务一个以IP地址和端口
5、号唯一标识的客户)。上述方式两个聊天者之间通信必须通过服务器进行转发,聊天者多时,显然服务器是个性能瓶颈。能不能聊天者之间直接通信?当然可以,这是所谓的P2P聊天室,缺点是对聊天者缺乏集中监管的手段。也有界于二者之间的,即有一服务器,接受注册和登录,实际聊天双方通信时,仍然是直接通信,此时服务器相当于一个婚姻介绍所,只管牵线搭桥,具体谈还是聊天者自己的事。本文主要采用聊天信息通过服务器转发的方式,而且只支持一个聊天室。因为其他典型系统如电子邮件系统,FTP系统均采用类似结构,WEB服务系统本质上也是C/S系统,只不过其客户端是浏览器,采用了HTTP通信协议和HTML,所以变成了B/S结构,可以
6、认为是C/S的一个具体应用,其机理是相似的。2. 需求分析 2.1功能需求分析系统的主要功能已在业务分析中有所介绍,在这里需要对每个功能从使用者角度作较为具体的分析。很明显,整个系统的功能可以自然地分为客户端和服务器端。以下是主要用例描述一、客户端1 . 注册(1)客户启动程序,显示出登陆界面(2)客户选择其中的注册按钮,系统显示注册界面(3)客户填写用户名、密码、确认密码、性别、年龄、电子邮件,按确定按钮(4)系统验证密码和确认密码是否相符、用户名(不能重复)、电子邮件格式、年龄(大于10小于100)(5)系统发送上述信息及“注册请求”到服务端,等待服务端返回“注册成功”消息(6)系统提示注
7、册成功(7)系统返回登陆界面若验证失败,提示“重新输入”若服务端返回“注册失败”,提示“注册失败”若服务端返回“注册失败 用户名重名”,则提示“注册失败 用户重名”。2. 登录(1)客户启动程序,显示出登陆界面(2)客户填写用户名、密码,服务器IP地址,按登陆按钮(3)系统验证用户名、密码,不能为空、密码字符长度为6-10(4)系统发送用户名、密码及“登陆请求”到服务端,等待服务端返回“登录成功”消息(5)若成功系统显示客户端主界面(收发消息界面) 若用户名、密码验证失败,系统提示;“用户名或密码错”,重复3次若仍不能通过验证则客户端程序退出。若服务端返回“登录失败”,系统提示“用户名或密码错
8、”。3. 发送信息(1)在客户端主界面,用户输入消息,选择是群发还是私聊,若是私聊还要选择对方用户名,按发送按钮(2)系统验证消息长度, 私聊要求目的方用户名非空。(3)系统发送信息及“接收消息请求”到服务器端,等待服务端返回“接收成功”消息(等待返回消息可省)。(4)系统提示信息已发送若发送不成功,则系统提示“发送失败”。4. 接收信息(1)客户端系统启动,进入主界面后,会显示消息接收框(2)其他客户或服务端系统本身发送消息过来,系统接收,分析确认是” 接收消息请求“,则分析提取出消息 (3) 在消息接收框逐条显示发送者姓名、发送的消息。5. 退出(1)用户请求退出,按退出按钮(2)系统确认
9、用户退出(对话框)(3)系统发“退出请求”到服务端,等待服务端返回“退出成功”(等待返回消息可省)(4)客户端系统关闭连接,程序退出二、服务器端1. 用户注册(1)系统启动后,等待客户请求(2)客户请求到,接受请求,分析确认是“注册请求”(3)系统读取信息,分析并再次验证用户名、密码、确认密码、性别、年龄、电子邮件。(4)系统根据用户名,在已有客户记录中查询,确认没有重名(5)系统将用户名、密码、确认密码、性别、年龄、电子邮件信息保存(6)系统向客户端发送“注册成功”消息(7)系统在监控界面上写信息:xx客户名 已注册 注册时间若重名,向客户端发“注册重名”消息若注册失败,向客户端发“注册失败
10、”消息2. 用户登录(1)系统启动后,等待客户请求(2)客户请求到,接受请求,分析确认是“登录请求”(3)系统读取信息,验证用户名、密码是否存在(4)系统验证是否已经登录(5)系统验证用户是否已超过最大用户数(6) 系统将客户加入聊天室,通知其它客户“新用户加入”(7)系统向客户端发送“登录成功”消息(8)系统在监控界面上写信息:客户名:已登录 登录时间若验证失败,向客户端发“验证失败”消息3. 发送信息(用于管理员向聊天者发送公告信息)(1)系统启动后,等待管理员请求(2)管理员在监控界面输入消息,确定发送类型(群发还是私聊),若私聊还需指定目的用户名,按发送按钮(3)系统读取信息,分析并确
11、认是群发还是私聊(4)若是群发,则将信息发给聊天室内其它所有用户;若是私聊,则将消息发给指定的用户。(5)系统在监控界面上写信息:管理员-消息 若出现异常,提示“发送失败”。4. 接收信息(1)系统启动后,等待客户请求(2)客户请求到,接受请求,分析确认是“接收信息请求”(3)系统读取信息,分析并确认是群发还是私聊(4)若是群发,则将信息发给聊天室内其它所有用户(5)系统向客户端发送“接收成功”消息(可省)(6)系统在监控界面上写信息:xx客户名-消息 群发/私聊若出现异常,向客户端发“接收失败”消息(可省)5. 用户退出(1)系统启动后,等待客户请求(2)客户请求到,接受请求,分析确认是“用
12、户退出请求” (3)系统从聊天室删除客户,并通知其它用户“客户退出” (4)系统向客户端发“退出成功”(可省),关闭连接。 2.2 业务对象分析从上述的分析中,运用名词法,可以发现出主要的业务对象:1. 聊天者: 属性:用户名、密码、确认密码、性别、年龄、电子邮件 行为:登录、注册 2. 聊天客户端:属性:消息、聊天者、界面行为:接收处理,发送处理、退出3. 消息属性:消息类型、消息参数行为:创建消息、获取消息类型、获取消息参数4. 服务器(相当于总服务台) 属性:IP、端口、服务监控、消息处理者 行为:监听、创建消息处理者、创建服务监控 5. 服务监控 属性:服务状态,消息,聊天者列表、界面
13、 行为:发送服务方消息、关闭服务器6. 消息处理者(相当于服务员)属性:连接(socket)、消息行为:处理消息(登录、注册、发送、接收、退出),收发消息 2.3 验收测试要求测试环境:客户及服务器机操作系统:Window XP,内存:512M。客户端程序安装在客户机(至少2台)上,通过以太网(网速至少10M)与服务器相连。前置条件:1.注册文件已创建但为空。2.客户及服务程序安装配置正确,能正常启动运行。3.客户程序与服务程序能通过网络互通。一、初始化数据1.客户端启动,进入注册界面,输入正确的注册数据,请求注册,查看服务端,看是否正确注册。2.重复1,在另一客户端注册用户,注意不要重名。二
14、、功能测试1.注册测试。(1)测试重名注册。进入注册界面输入重名用户名,其它正确,请求注册。(2)测试空输入,进入注册界面,直接按注册按钮。(3)测试口令的一致性,口令长度,年龄及邮箱的数据有效性(具体测试用例设计可参考需求分析及详细设计中的相关部分)。2.登录测试。(1)输入正确的口令和密码,按登录按钮(2)空输入,直接按登录按钮。(3)分别输入用户名不正确但密码正确,用户名正确但密码不正确,用户名和密码均不正确,应均不能正确登录。(4)以同一用户名重复登录一次测试(1)(3)时要查看服务端的显示3.发送接收测试。(1)进入收发界面,群发一条消息,观察其它客户是否收到消息,察看服务器有无相应
15、显示 (2)私聊一条消息,察看指定用户是否收到消息(3)无任何输入,直接按发送。(4)退出系统,察看服务端显示,察看其它客户端是否已将该客户名删除。(5)再启动客户端,登录进入收发界面,连续群发(至少3次),连续私聊(至少3次),再连续群发,观察其它客户及服务方的显示是否正确。三、可靠性测试 1.切断一客户至服务器的网络连接,分别进行注册、登录消息,客户端应能给出提示,而不是死机或退出,在正常聊天过程中,切断一客户端网络连接,客户程序应能给出提示。再接通网路,继续发送信息,应能正常运行。至少关闭并重启程序后,应能正常收发。同时观察其它客户及服务器收发、客户列表是否正常。 2.在正常收发中,强行
16、关闭服务器,观察各客户端的反应。客户端应给出发送异常提示,不应退出或死机。四、性能测试(可选)编制一测试程序,作为客户端,登录进系统,向服务器按指定时间间隔群发消息。可同时启动多个发送线程(模拟多个客户),同时向服务器群发消息。看在200个模拟客户(200个发送线程),每1s一个消息的情况下,服务器能否满足客户到客户传输时间小于5s的要求。也可以考虑使用JMeter压力测试工具。3.系统设计 3.1 总体设计一、系统总体结构 总体设计阶段主要是确定系统的体系结构和主要模块 ,显然系统分客户端子系统和服务器子系统。系统体系结构如图2所示:收发界面业务逻辑网络通信 聊天服务器监管界面聊天业务处理
17、数据网络通信 访问客户B客户A客户C数据库/文件TCP/IPTCP/IPTCP/IP 图2 系统体系结构图客户端可以划分成三子层,服务端也可以划分出三个子层,客户和服务器间通信采用的是可靠的TCP协议。基本的聊天过程如下: 0. 客户端启动注册、登录后,进入收发界面,此时C/S连接已建立,C处于接收状态。 1.客户A从界面输入消息,确定群发,业务逻辑层从界面获取信息并验证后生成“消息接收请求”消息,再将消息作为参数调用网络通信层的发送函数,发送函数将消息发往服务器,然后等待服务器的消息 2.服务器收到消息,确定是客户A发来的,从消息中分析出是群发,然后从当前客户列表中取出除A以外的与每个客户(
18、B,C)对应的socket,然后通过socket将消息转发给客户B,C。 3.服务器在监控界面上显示:客户A消息 群发 4.服务器生成“消息接收成功”消息,向客户A回发(可省)。 5.客户A收到消息,确定是“消息接收成功”消息后,在界面上显示发送成功。 6.客户B/C的通讯模块接收到消息,分析确认是“消息接收请求”,则在界面上显示:客户A-消息 群发。不向服务器发送消息收到的确认消息。消息收发的简图如下图3所示:接收接收发送3接收消息成功(可以不要)2.2接收消息请求2.1接收消息请求息客户A聊天服务器客户B客户C1接收消息请求 图3 消息收发示意图二、服务器结构 服务器端主要的模块和结构如图
19、4所示:图4 服务器端结构图AppServer.java 为服务器端监听类,负责服务器的启动,包括启动监听端口、服务器监控界面。ServerFrame.java 为服务器监控窗体,负责监控服务器运行状态,聊天内容,发送公告,踢人Connection.java 为服务器连接处理的具体实现。WordFilter.java 语言过滤类,处理非法聊天内容的过滤。(可选)三、客户端结构客户端主要模块和结构如图5所示:图5 客户端结构图ChatClient.java 为客户端程序启动类,负责客户端的启动和退出。Login.java 为客户端程序登录界面,负责用户帐号信息的验证与反馈。Register.ja
20、va 为客户端程序注册界面,负责用户帐号信息的注册验证与反馈。ChatRoom.java 为客户端程序聊天室主界面,负责接收、发送聊天内容与服务器端的Connection.java 亲密合作。Windowclose 为ChatRoom.java的内部类,负责监听聊天室界面的操作,当用户退出时返回给服务器信息。Clock.java 为客户端程序的一个小程序,实现的一个石英钟功能。(可选)3.2 详细设计 3.2.1 客户端设计一、注册模块程序将通过Register.java用户注册界面收集用户的用户名、密码、年龄、电子邮箱等。参考界面如图6。 图6 客户端注册界面处理过程:当用户注册时,客户端的
21、Register.java界面收集并验证了用户的注册信息后,封装成Register_Customer类然后通过建立在Socket的连接之上的对象输出流将用户注册信息发送给服务器端,服务器端将请求转发给Connection处理,Connection 在收到信息后将验证数据的完整性并在数据库中查找该用户名是否已经注册,然后将注册信息加入数据库,最后将注册结果返回给客户端。客户端显示结果(重名、成功、失败),并断开连接。验证要求如下:1. 验证用户名是否为空即用户名的字符长度不为0,如果验证通过,就继续下面验证,否则返回“用户名为空”错误。2. 验证密码是否为空即密码的字符长度不为0,如果验证通过,
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