基于JAVA的即时通讯系统的设计与实现

基于JAVA的即时通讯系统的设计与实现作者：王光琼,梁弼,朱兆兵来源：《软件导刊》2011年第11期摘要：简要阐述了即时通讯（Instant Messaging，简称IM）的特点、开发现状及应用，并对IM进行详细分析和设计（包括数据库），最后通过JAVA语言实现了一个IM的具体应用。

关键词：即时通讯；面向对象；类；多线程中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2011）011-0092-030 引言近年来，随着社会的不断发展，无论是个人还是企业等组织机构，对信息的交流方式也在不断发展，即时通讯服务业因此应运而生。

据2011年7月19日，中国互联网络信息中心(CNNIC)发布《第28次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2011年6月底，中国网民数量达4.85亿，即时通讯使用率为78.6%。

由此可见，IM成为了人们通过计算机进行信息交流的重要工具。

IM受到用户的推崇和喜爱，应用也是越来越广泛，但是在计算机软件开发中，有一个公认的瓶颈存在，就是平台差异性。

它造成了IM软件在不同的平台上不能够通用的问题，然而随着JAVA语言的出现，打破了这一瓶颈，使得开发更专注于软件本身而不是平台。

这也是采用JAVA语言开发IM的主要原因。

1 即时通讯的概念、特点及开发现状所谓即时通讯（IM)，实际上是一个终端服务。

它允许两人或多人使用网络即时地传递文字信息、图片信息以及进行语音与视频交流。

大部分的IM服务还提供状态信息显示的特性──显示联络人名单，联络人是否在线及能否与联络人交谈等。

目前在互联网上受欢迎的IM软件包括QQ、MSN、ICQ等。

IM最大的特点就是及时性，随着IM的不断发展，出现了许多新的特点，包括良好的交互性和娱乐性能，安全性等。

自1990年ICQ的出现，实质性的IM的发展已经有20多年，自1999年腾讯公司推出QQ 算起，即时通讯在中国的发展已有10多年的时间，已经经过了萌芽阶段，进入快速发展阶段。

目前国内面向个人的即时通讯产品主要有腾讯QQ、微软MSN、网易泡泡、新浪UC、ICQ、移动Fetion等，这些IM软件大多是建立在windows平台开发。

而应用于其它操作系统平台的IM软件并不多见，目前IM的开发现状主要表现在：IM的多媒体化，各个IM工具不断加强了其多媒体服务应用。

即时通讯业务承载的设备趋于多样化，用户通过PC、手机、PDA以及其它设备等都可以使用即时通讯服务。

跨平台应用，在不同的操作系统平台上实现IM应用。

2 IM的分析及设计IM中涉及到的网络通信协议主要有TCP和UDP，涉及到的网络通信技术有P2P。

IM网络通信解决方案通常有两种：公网通信的混合网络模式解决方案和局域网通信的网络解决方案。

现仅就IM客户端的用例分析和设计进行说明。

在IM客户端，包含有客户端配置、用户注册、用户登录、用户好友信息管理、用户个人信息管理、聊天共六个主要的功能块，在各功能块中又包含有更多的子用例。

仅列举“聊天”用例分析。

聊天是IM客户端里面最基本也是最重要的功能，聊天方式有与单个用户私聊和与多个用户群聊。

在聊天过程中有一个扩展功能就是传输文件或者视频、音频，这三个功能是聊天中可选的。

经过分析我们确定聊天用例的主要有私聊和群聊两个用例，文件传输、视频传输、音频传输为扩展用例。

在聊天当中设计的对象比较多，首先需要的一个对象就是好友管理对象(FriendsManage)，要与好友聊天需要知道好友的基本信息，比如说地址，端口等；需要一个聊天管理对象(ChartManage)，聊天管理对象负责对聊天的输入，聊天的发送管理等；消息对象(MegManage)，它主要负责消息的发送和接受；需要一个聊天记录管理对象(RecodeManage)用例管理聊天的信息；还需要一个文件对象(FileManage)来存储聊天信息；还有一个文件对象(File)，它是基本的文件存储实体。

聊天的用例设计过程如下：客户需要向好友管理对象发送一个选择某个好友的消息、好友管理对象向用户返回好友基本信息、客户向聊天管理对象发送要与好友聊天的消息。

聊天管理对象向消息对象发送传输聊天内容的消息，再向文件管理对象发送存储聊天信息的消息。

文件管理对象向文件对象写入文件。

消息管理对象自调用发送聊天内容，再返回发送状态信息。

聊天管理对象向用户返回状态信息。

聊天用例设计的时序图如图1所示：3 数据库分析与设计IM中包括有用户、好友、聊天、图像、文件、服务器、管理员、消息等实体，图2是建立的数据库概念模型。

4 IM的JAVA实现IM在应用中分为有服务器和无服务器两种模式，因此在客户端设计中就要实现在这两种不同模式下的即时通讯。

另外，在某些时候可能使用即时通讯的客户比较多，这时候就要考虑到服务器的承受能力和网络延迟，因此，在对服务器的设计中采用了多线程的方法，为每个客户端开辟一个线程进行服务，这也要求服务器硬件部分具有较大和较快的处理能力。

4.1 公共类抽象在服务器端和客户端可以抽象出公共类，这些类包括用户类（User）、消息类（Chartcontext）、数据包类（Datapackage）、文件类（File）。

下面仅对聊天信息类进行说明。

聊天信息类(chartcontext)：在不同终端之间传输的聊天信息可以设计为一个类，这个类中包含有聊天信息的类型、聊天的内容、发送端IP、发送端端口、接收端IP、接收端端口、发送者ID、接受者ID等属性。

具体设计如下：public class chartcontext implements Serializable //序列化接口{private String context;//聊天内容private InetAddress clientip;//发送端IPprivate int clientport;//发送端端口private int acceptxunjieid;//接受端IDprivate int sendxunjieid;//发送端IDprivate int type;//聊天类型public chartcontext() //构造函数}4.2 重要算法实现在实际实现中，需要一些具体特殊的算法来实现功能，如服务器的网络连接管理，聊天的窗口管理，数据库查询等。

下面仅列出数据库操作的算法实现。

对数据库操作是服务器常做的操作，为了方便对数据库进行操作，可以通过封装数据库操作的方法来提高程序效率。

将数据库日常的查询、删除、修改、更新等操作封装在一个类中，当服务器某一操作需要用到数据库操作时，直接调用该封装的操作即行。

这样也提高了代码的可维护性。

数据库操作封装代码如下：public class dbconn {private Connection conn;//定义数据库连接private Statement stmt;//定义结果对象private ResultSet rs;//记录集private String sql;//sql语句private db newdb;//数据库基本信息对象public dbconn() {this.newdb=new db();}public boolean dbconn() {//创建数据库连接try {}return true;}public boolean insert() {//插入操作try {} return true;}public boolean update() {//更新操作try {} return true;}public boolean delete() {//删除操作try{} return true;}public boolean select() {//查询操作try{}catch(SQLExceptionex){} } return true;}4.3 客户端的JAVA实现客户端是用户实现聊天的终端，通过与服务器和其它客户终端的交互来实现即时通讯。

本客户端既可以脱离服务器工作实现简单的无服务器模式工作，也可以使用服务器通过服务器模式实现更高级的通讯功能。

客户端的设计也是在一定程度上使用了MVC模式让代码与GUI界面分离，使得维护更简单。

本设计中主要设计了基于TCP网络数据传输，基于UDP的网络数据传输，基于组播的网络数据传输。

聊天功能在具体JAVA实现中，需要实现对消息的格式封装和解析以及显示，具体的传输是由网络传输部分完成。

部分代码如下：发送聊天：public void sendchart() {if (this.jTextArea2.getText().toString().equals("")) {javax.swing.JOptionPane.showMessageDialog(null, "不能发送空消息");} else {this.jTextArea1.append(new timer().getsystemtime().toString() + "\\n");this.jTextArea1.append(this.mynicheng + "(" + String.valueOf(this.myxunjiid) + ")");this.jTextArea1.append(":");this.jTextArea1.append(this.jTextArea2.getText() + "\\n");this.outchart.setContext(this.jTextArea2.getText().toString());this.outchart.setAcceptxunjieid(this.xunjieid);this.outchart.setSendxunjieid(this.myxunjiid);this.outchart.setClientip(this.ip);this.outchart.setClientport(this.port);this.jTextArea2.setText("");if (!(this.lm.sendmessage(this.outchart))) {this.jTextArea1.append(new timer().getsystemtime().toString() + "发送失败\ n");}接收聊天代码实现略。

5 结束语设计过程中我们先解决了系统的架构问题，从现实角度分析了即时通讯的应用模式，主要包含局域网模式和互联网模式。