计算机网络课程设计报告-基于TCP的网络聊天室系统

计算机网络课程设计报告基于TCP的网络聊天室系统一、问题描述 题目：基于TCP的网络聊天室系统。在JAVA中，基于TCP协议实现网络通信的类有两个：在客户端的Socket类和服务器端的SeverSocket类。SeverSocket类的功能是建立一个Sever，并通过accent（）方法随时监听客户端的连接请求。二、概要设计（抽象数据类型定义）import.*;importjava.io.*;publicclassNode{//用户链表结点 Stringusername=null; //用户昵称 Socketsocket=null; ObjectInputStreaminput=null; ObjectOutputStreamoutput=null; Nodenext=null;}流程图：三、详细设计（主要算法和函数间的调用关系） （1）Node.java 用户链接结点，包含用户名、Socket接口输入输出流和保存下一个用户结点的“指针” import.*;importjava.io.*;publicclassNode{//用户链表结点 Stringusername=null; Socketsocket=null; ObjectInputStreaminput=null; ObjectOutputStreamoutput=null; Nodenext=null;} （2）UserLinkList.java 对用户链表的操作，有添加用户、删除用户、根据用户名查找用户和根据索引查找用户。 publicclassUserLinkList{//用户链表操作 Nodehead; Nodepointer; intcount; publicUserLinkList(){//构造用户链表 head=newNode(); head.next=null; pointer=null; count=0;} publicvoidaddUser(Noden){//添加用户 pointer=head; while(pointer.next!=null){ pointer=pointer.next; } pointer.next=n; n.next=null; count++;} publicvoiddelUser(Noden){//删除用户 pointer=head; while(pointer.next!=null){ if(pointer.next==n){ pointer.next=n.next; count--; break; } pointer=pointer.next; }} publicintgetCount(){//返回用户数 returncount;} publicNodefindUser(Stringusername){//根据用户名查找用户 if(count==0)returnnull; pointer=head; while(pointer.next!=null){ pointer=pointer.next; if(pointer.username.equalsIgnoreCase(username)){ returnpointer; } } returnnull;} publicNodefindUser(intindex){//根据索引查找用户 if(count==0)returnnull; if(count<0)returnnull; pointer=head; inti=0; while(i<index+1){ if(pointer.next!=null)pointer=pointer.next; elsereturnnull; i++; } returnpointer;}} （3）ChatSever.java 服务器端的主程序，主要是服务器端的界面的和一些功能按钮，包括用户列表窗口、消息窗口、端口设置按钮、启动服务按钮、停止服务按钮和退出程序按钮。设置端口的功能是弹出一个对话框，在对话框架中改变端口再保存，所以设置端口对话框要在另一个类中实现，主程序中要把端口号定义为静态变量，可以让其他类以静态的方式引用。启动服务就是生成一个SeverSocket实例对象，初始化用户链表，调用监听客户端的连接请求的线程类。按下停止服务按钮，首先要向所有用户发送“服务关闭”信息，然后再关闭所有Socket接口和输入输出流。在退出程序之前，也要经过停止服务这个阶段。 importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjavax.swing.*;import.*;publicclassChatServerimplementsActionListener{ publicstaticintport=6666;//服务端的侦听口 ServerSocketserversocket;//服务端Socket JFrameframe; JMenuBarmenubar;//建立菜单栏 JMenuservicemenu;//建立菜单组//建立菜单项 JMenuItemportitem;//端口设置 JMenuItemstartitem;//启动服务 JMenuItemstopitem;//停止服务 JMenuItemexititem;//退出 JMenuhelpmenu; JMenuItemhelpitem;//帮助 JLabellabel; JPanelpanel; JScrollPaneuserscrollpane;//窗口滚动条 JScrollPanemessagescrollpane;//窗口滚动条 JTextAreausershow;//用户列表窗口 JTextAreamessageshow;//消息窗口 Dimensionframesize;//窗口的尺寸 Dimensionscreensize;//屏幕的尺寸 UserLinkListuserlinklist;//用户链表 ServerListenserverlisten;//端口侦听publicChatServer(){ frame=newJFrame("服务器"); Containercontentpane=frame.getContentPane(); frame.setLayout(newBorderLayout(5,10)); menubar=newJMenuBar(); frame.setJMenuBar(menubar); servicemenu=newJMenu("服务器"); menubar.add(servicemenu); portitem=newJMenuItem("端口设置"); startitem=newJMenuItem("启动服务"); stopitem=newJMenuItem("停止服务"); exititem=newJMenuItem("退出"); servicemenu.add(portitem); servicemenu.add(startitem); servicemenu.add(stopitem); servicemenu.add(exititem); stopitem.setEnabled(false);//初始时,令停止服务按钮不可用 //为菜单栏添加事件监听 portitem.addActionListener(this); startitem.addActionListener(this); stopitem.addActionListener(this); exititem.addActionListener(this); helpmenu=newJMenu("帮助"); menubar.add(helpmenu); helpitem=newJMenuItem("帮助"); helpmenu.add(helpitem); helpitem.addActionListener(this); label=newJLabel("在线人数聊天内容"); contentpane.add(label,BorderLayout.NORTH); usershow=newJTextArea(20,10);//用户列表窗口 usershow.setEnabled(false); userscrollpane=newJScrollPane//添加滚动条 (usershow,JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED, JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED); contentpane.add(userscrollpane,BorderLayout.WEST); messageshow=newJTextArea(20,50);//消息窗口 messageshow.setEnabled(false); messagescrollpane=newJScrollPane//添加滚动条 (messageshow,JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED, JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED); contentpane.add(messagescrollpane,BorderLayout.CENTER); frame.pack();//设置运行时窗口的位置framesize=frame.getSize();screensize=Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();intx=(int)(screensize.width-framesize.getWidth())/2;inty=(int)(screensize.height-framesize.getHeight())/2;frame.setLocation(x,y);frame.setResizable(false);frame.setVisible(true);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowClosing(WindowEvente){ stopService(); System.exit(0);}});}publicvoidactionPerformed(ActionEvente){//事件处理 Objectobj=e.getSource(); if(obj==portitem)newSetPort(frame);//设置端口 elseif(obj==startitem)startService();//启动服务 elseif(obj==stopitem){//停止服务inti=JOptionPane.showConfirmDialog (frame,"真的停止服务吗?","停止服务", JOptionPane.YES_OPTION,JOptionPane.QUESTION_MESSAGE);if(i==JOptionPane.YES_OPTION)stopService(); } elseif(obj==exititem){//退出 intj=JOptionPane.showConfirmDialog (frame,"真的要退出吗?","退出", JOptionPane.YES_OPTION,JOptionPane.QUESTION_MESSAGE); if(j==JOptionPane.YES_OPTION){ stopService(); System.exit(0); } } elseif(obj==helpitem)Help();}publicvoidstartService(){//启动服务 try{ serversocket=newServerSocket(port,30); messageshow.append("服务器已经启动"+""+"端口:"+port+'\n'); portitem.setEnabled(false); startitem.setEnabled(false); stopitem.setEnabled(true); userlinklist=newUserLinkList(); serverlisten=newServerListen(serversocket,usershow,messageshow,userlinklist); serverlisten.start(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } }publicvoidstopService(){//停止服务 try{ sendStopToAll();//发送停止服务给所有用户 intcount=userlinklist.getCount(); inti=0; while(i<count){ Nodenode=userlinklist.findUser(i);node.input.close();node.output.close();node.socket.close();i++; } serversocket.close(); portitem.setEnabled(true); startitem.setEnabled(true); stopitem.setEnabled(false); messageshow.append("服务端已经关闭\n"); usershow.setText(""); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); }}publicvoidsendStopToAll(){//发送停止服务给所有用户 intcount=userlinklist.getCount(); inti=0; while(i<count){ Nodenode=userlinklist.findUser(i); if(node==null){ i++; continue; } try{ node.output.writeObject("服务关闭"); node.output.flush(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } i++; }}publicvoidHelp(){ }publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ newChatServer();}} （4）SeverListen.java 监听客户端的连接请求，当收到连接请求后，就开辟一个接口与之进行连接，并生成所需要的输入输出数据流，然后把用户添加到用户链表中，再调用服务器端发送和接收的线程类，这个类是继承Thread类。 importjavax.swing.*;importjava.io.*;import.*;publicclassServerListenextendsThread{//服务器端监听连接请求 ServerSocketserversocket;//服务器端的接口 JTextAreausershow;//用户列表窗口 JTextAreamessageshow;//消息窗口 UserLinkListuserlinklist;//用户链表 Nodeclient;//用户链表结点 ServerRecSenserverrecsen;//服务器端信息收发程序 publicServerListen(ServerSocketserversocket,JTextAreausershow, JTextAreamessageshow,UserLinkListuserlinklist){ this.serversocket=serversocket; this.usershow=usershow; this.messageshow=messageshow; this.userlinklist=userlinklist; } publicvoidrun(){//启动监听连接请求线程 while(!serversocket.isClosed()){ try{ client=newNode();//新建用户链表结点 client.socket=serversocket.accept();//监听客户端连接请求 client.output=newObjectOutputStream(client.socket.getOutputStream()); client.output.flush(); client.input=newObjectInputStream(client.socket.getInputStream()); client.username=(String)client.input.readObject(); usershow.append(client.username+'\n'); userlinklist.addUser(client); messageshow.append("欢迎用户<"+client.username+">来到8#A216宿舍聊天室\n"); serverrecsen=newServerRecSen(usershow,messageshow,userlinklist,client); serverrecsen.start(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } }}} （5）SeverRecSen.java 服务器端信息的发送与接收，这个类是实现把从某个用户中接受到的信息发送给其他用户的功能，因为这些功能不是按钮触发的，所以也要用线程实现。 importjavax.swing.*;publicclassServerRecSenextendsThread{//服务器端信息收发 JTextAreausershow;//用户列表窗口 JTextAreamessageshow;//消息窗口 UserLinkListuserlinklist;//用户链表 Nodeclient;//用户结点 publicServerRecSen(JTextAreausershow,JTextAreamessageshow, UserLinkListuserlinklist,Nodeclient){ this.usershow=usershow; this.messageshow=messageshow; this.userlinklist=userlinklist; this.client=client;} publicvoidrun(){//启动线程 sendUserList();//发送用户列表给所有用户 while(!client.socket.isClosed()){//接收消息 try{ Stringtype=(String)client.input.readObject(); if(type.equals("聊天消息")){//类型为聊天消息 Stringtosomebody=(String)client.input.readObject(); Stringstatus=(String)client.input.readObject(); Stringmessage=(String)client.input.readObject(); Stringmsg="<"+client.username+">对<"+tosomebody+ ">说:"+message+"\n"; if(status.equals("悄悄话")){ msg="[悄悄话]"+msg; }messageshow.append(msg);if(tosomebody.equals("所有人")){//发送消息给所有人 sendToAll(msg);}else{ try{//发送消息给发送方 client.output.writeObject("聊天消息"); client.output.flush(); client.output.writeObject(msg); client.output.flush(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } Nodenode=userlinklist.findUser(tosomebody); if(node!=null){//发送消息给接收方 node.output.writeObject("聊天消息"); node.output.flush(); node.output.writeObject(msg); node.output.flush(); }} } elseif(type.equals("用户下线")){//类型为用户下线 Nodenode=userlinklist.findUser(client.username); userlinklist.delUser(node); Stringmsg="用户<"+client.username+">下线\n"; intcount=userlinklist.getCount(); usershow.setText(""); inti=0; while(i<count){ node=userlinklist.findUser(i); if(node==null){ i++; continue; } usershow.append(node.username); i++; } messageshow.append(msg); sendToAll(msg); sendUserList(); break; } } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } }}publicvoidsendUserList(){//发送用户列表给所有用户 Stringuserlist=""; intcount=userlinklist.getCount(); inti=0; while(i<count){ Nodenode=userlinklist.findUser(i); if(node==null){ i++; continue; } userlist+=node.username; userlist+='\n'; i++; } i=0; while(i<count){ Nodenode=userlinklist.findUser(i); if(node==null){ i++; continue; } try{ node.output.writeObject("用户列表"); node.output.flush(); node.output.writeObject(userlist); node.output.flush(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } i++; }}publicvoidsendToAll(Stringmsg){//发送消息给所有用户 intcount=userlinklist.getCount(); inti=0; while(i<count){ Nodenode=userlinklist.findUser(i); if(node==null){ i++; continue; } try{ node.output.writeObject("聊天消息"); node.output.flush(); node.output.writeObject(msg); node.output.flush(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } i++; }}} （6）ChatClient.java 客户端的主程序，主要是客户端的界面和功能按钮，包括用户列表窗口、消息窗口、选择聊天用户对象的下拉式菜单。悄悄话复选框、要发送消息的文本框、发送按钮、设置按钮、选择按钮、断开按钮和关闭按钮。 importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjavax.swing.*;import.*;importjava.io.*;publicclassChatClientimplementsActionListener{publicstaticStringip="01"; publicstaticintport=6666;publicstaticStringusername="游客";Socketsocket;JFrameframe;JLabellabel;JPanelpanel;JScrollPaneuserscrollpane;//窗口滚动条JScrollPanemessagescrollpane;//窗口滚动条JTextAreausershow;//用户列表窗口JTextAreamessageshow;//消息窗口BoxBoxBoxJLabellabel1;JLabellabel2;JComboBoxuserlist;//选择发送消息的接收者JCheckBoxcheckbox;//悄悄话JTextFieldclientmessage;//客户端消息的发送JButtonsentmessage;//发送消息JButtonset;//设置IP,端口和用户名JButtonconnect;//连接服务器JButtoncut;//与服务器断开连接JButtonexit;//退出程序Dimensionframesize;//窗口的尺寸Dimensionscreensize;//屏幕的尺寸ObjectOutputStreamoutput;ObjectInputStreaminput;ClientReceiveclientrecsen;publicChatClient(){ frame=newJFrame("聊天");Containercontentpane=frame.getContentPane();frame.setLayout(newBorderLayout(5,10));label=newJLabel("在线人数聊天内容");contentpane.add(label,BorderLayout.NORTH);usershow=newJTextArea(20,10); usershow.setEnabled(false); userscrollpane=newJScrollPane (usershow,JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED, JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED); contentpane.add(userscrollpane,BorderLayout.WEST); messageshow=newJTextArea(20,50); messageshow.setEnabled(false); messagescrollpane=newJScrollPane (messageshow,JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED, JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED); contentpane.add(messagescrollpane,BorderLayout.CENTER); panel=newJPanel(); panel.setLayout(newGridLayout(3,1,0,10)); label1=newJLabel("对"); label2=newJLabel("说"); userlist=newJComboBox(); userlist.insertItemAt("所有人",0); userlist.setSelectedIndex(0); checkbox=newJCheckBox("悄悄话"); checkbox.setSelected(false); box1=Box.createHorizontalBox(); box1.add(label1); box1.add(userlist); box1.add(label2); box1.add(Box.createHorizontalStrut(480)); box1.add(checkbox);panel.add(box1);clientmessage=newJTextField();sentmessage=newJButton("发送");sentmessage.addActionListener(this);box2=Box.createHorizontalBox();box2.add(clientmessage);box2.add(Box.createHorizontalStrut(20));box2.add(sentmessage);panel.add(box2);set=newJButton("设置");set.addActionListener(this);connect=newJButton("连接");connect.addActionListener(this);cut=newJButton("断开");cut.setEnabled(false);cut.addActionListener(this);exit=newJButton("关闭");exit.addActionListener(this);box3=Box.createHorizontalBox();box3.add(Box.createHorizontalStrut(60));box3.add(set);box3.add(Box.createHorizontalStrut(100));box3.add(connect);box3.add(Box.createHorizontalStrut(100));box3.add(cut);box3.add(Box.createHorizontalStrut(100));box3.add(exit);panel.add(box3); contentpane.add(panel,BorderLayout.SOUTH); frame.pack();//设置运行时窗口的位置framesize=frame.getSize();screensize=Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();intx=(int)(screensize.width-framesize.getWidth())/2;inty=(int)(screensize.height-framesize.getHeight())/2;frame.setLocation(x,y);frame.setResizable(false);frame.setVisible(true);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowClosing(WindowEvente){Cut(); System.exit(0);}});}publicvoidactionPerformed(ActionEvente){//事件处理 Objectobj=e.getSource(); if(obj==sentmessage)SentMessage(); elseif(obj==set)newSet(frame); elseif(obj==connect)Connect(); elseif(obj==cut){ inti=JOptionPane.showConfirmDialog (frame,"真的断开吗?","断开", JOptionPane.YES_OPTION,JOptionPane.QUESTION_MESSAGE);if(i==JOptionPane.YES_OPTION)Cut(); } elseif(obj==exit){ inti=JOptionPane.showConfirmDialog (frame,"真的要关闭吗?","关闭", JOptionPane.YES_OPTION,JOptionPane.QUESTION_MESSAGE);if(i==JOptionPane.YES_OPTION){ Cut(); System.exit(0);} }}publicvoidConnect(){//连接到服务器 try{ socket=newSocket(ip,port);} catch(Exceptione){ JOptionPane.showConfirmDialog(frame,"不能连接到指定服务器.\n请确认连接设置是否正确.", "提示",JOptionPane.DEFAULT_OPTION,JOptionPane.WARNING_MESSAGE); return; } try{ set.setEnabled(false); connect.setEnabled(false); cut.setEnabled(true); messageshow.append("连接服务器成功\n"); output=newObjectOutputStream(socket.getOutputStream()); output.flush(); input=newObjectInputStream(socket.getInputStream()); output.writeObject(username); output.flush(); clientrecsen=newClientReceive(socket,usershow,messageshow, userlist,output,input,set,connect,cut); clientrecsen.start(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); }}publicvoidCut(){//断开与服务器的连接 set.setEnabled(true); connect.setEnabled(true); cut.setEnabled(false); try{ if(socket.isClosed())return; output.writeObject("用户下线");//发送用户下线消息给服务器 output.flush(); output.close(); input.close(); socket.close(); messageshow.append("已经与服务器断开连接..."); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); }}publicvoidSentMessage(){//发送聊天消息 Stringtosomebody=userlist.getSelectedItem().toString(); Stringstatus=""; if(checkbox.isSelected())status="悄悄话"; Stringmsg=clientmessage.getText(); if(socket.isClosed()){ return; } try{ output.writeObject("聊天消息"); output.flush(); output.writeObject(tosomebody); output.flush(); output.writeObject(status); output.flush(); output.writeObject(msg); output.flush(); } catch(Exceptione){ //System.out.println(e); } clientmessage.setText("");}publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ newChatClient();}}（7）Set.java 设置用户名、服务器IP地址和端口号。importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjavax.swing.*;publicclassSetimplementsActionListener{//设置用户名,IP地址和端口Stringport;//端口号JDialogdialog;//对话框JPanelpanel1;JPanelpanel2;JPanelpanel3;JPanelpanel4;JLabellabel1;JLabellabel2;JLabellabel3;JLabeltip;JTextFieldipaddress;//IP地址文本框JTextFieldportnumber;//端口号文本框JTextFieldusername;//用户名文本框JButtonsave;//保存JButtoncancel;//取消Dimensiondialogsize;//对话框的尺寸Dimensionscreensize;//窗口的尺寸publicSet(JFrameframe){ dialog=newJDialog(frame,"连接",true); Containercontentpane=dialog.getContentPane(); panel1=newJPanel(); panel1.setLayout(newGridLayout(3,0)); label1=newJLabel("IP:"); label1.setHorizontalAlignment(SwingConstants.RIGHT); label2=newJLabel("端口:"); label2.setHorizontalAlignment(SwingConstants.RIGHT); label3=newJLabel("用户名:"); label3.setHorizontalAlignment(SwingConstants.RIGHT); panel1.add(label1); panel1.add(label2); panel1.add(label3); contentpane.add(panel1,BorderLayout.WEST); panel2=newJPanel(); panel2.setLayout(newGridLayout(3,0)); ipaddress=newJTextField(ChatClient.ip,15); port=String.valueOf(ChatClient.port); portnumber=newJTextField(port,15); username=newJTextField(ChatClient.username,15); panel2.add(ipaddress); panel2.add(portnumber); panel2.add(username); contentpane.add(panel2,BorderLayout.EAST); panel3=newJPanel(); panel3.setLayout(newGridLayout(2,1)); tip=newJLabel("默认设置"); panel3.add(tip); panel4=newJPanel(); save=newJButton("保存"); save.addActionListener(this); cancel=newJButton("取消"); cancel.addActionListener(this); panel4.add(save); panel4.add(cancel); panel3.add(panel4); contentpane.add(panel3,BorderLayout.SOUTH); dialog.pack(); dialogsize=dialog.getSize();screensize=Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();intx=(int)(screensize.width-dialogsize.getWidth())/2;inty=(int)(screensize.height-dialogsize.getHeight())/2;dialog.setLocation(x,y);dialog.setResizable(false); dialog.setVisible(true);}publicvoidactionPerformed(ActionEvente){//事件处理 Objectobj=e.getSource(); if(obj==save){ intsaveport,ippoint=0,ipflag=1,portflag=1; Stringipstring; ipstring=ipaddress.getText(); for(inti=0;i<ipstring.length();i++){ if(ipstring.charAt(i)!='.'){ inttemp=ipstring.charAt(i)-'0'; if(temp<0||temp>9){ ipflag=0; break; } } elseippoint++; } if(ippoint!=3)ipflag=0; if(ipflag==0){//检查输入IP地址格式是否正确 tip.setText("IP地址格式不正确,请重新输入!"); return; } try{ saveport=Integer.valueOf(portnumber.getText()).intValue(); if(saveport<1024||saveport>65535){//检查输入端口是否在范围内 tip.setText("端口号必须是1024-65535之间的整数"); portflag=0; return; } } catch(Exceptiona){ tip.setText("错误的端口号,端口号请填写整数!"); portflag=0; return; } if(ipflag==1&&portflag==1){ ChatClient.ip=ipaddress.getText(); ChatClient.port=saveport; ChatClient.username=username.getText(); dialog.dispose(); } } elseif(obj==cancel)dialog.dispose();}}（8）ClientReceive.java客户