网络编程课程设计-简单的聊天室程序设计分析

《网络编程技术课程设计》论文2012 — 2013学年第二学期题目：UDP聊天程序专业班级：网络10-5班学号：311009040504姓名：王亚歌指导老师：张俊日期：2013-6-25目录一、引言 (2)二、基础理论 (2)1、UDP协议简介 (2)2、系统需求分析 (3)三、功能设计 (4)1、设计目的 (4)2、设计要求 (4)四、系统实现 (5)1、原理概述 (5)2、程序设计流程 (5)五、设计过程 (6)1、程序设计流程及源代码 (6)源代码 (6)主机A (6)主机B (10)2、调试分析过程描述 (15)3、结果分析 (15)六、结论 (16)[参考文献] (16)一、引言随着计算机科学和Internet 的飞速发展，网上聊天室已成为人们相互交流的一种方式，与E—mail 电话相比，聊天服务更具有实时性和有效性。

本课题是java基于UDP协议的聊天程序。

聊天室分为客户端和服务器端，服务器端程序主要用来负责侦听客户发来的消息，客户端需要等服务器登录成功以后检测到服务器存在的情【关键词】UDP 协议；网络聊天室；.Windows Socket 网络编程二、基础理论1、UDP协议简介Windows Socket 网络编程简介Windows Sockets 规范本意在于提供给应用程序开发者一套简单的API，使应用程序开发者能够使用，并且网络软件供应商能够实现的一套库函数调用和相关语义。

现在的Windows Sockets 已经基本上实现了与协议无关，你可以使用Windows Sockets 来调用多种协议的功能，但较常使用的是TCP/IP 协议。

Socket 实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket 接口的计算机通信。

应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个Socket 接口来实现。

微软为VC 定义了Windows Sockets 类如CAsyncSocket 类和派生于CAsyncSocket 的CSocket 类，它们简单易用。

根据传输数据类型的不同，Socket 主要分为三类：1)流式Socket(SOCK—STREAM)，在这种方式下，两个通讯的应用程序之闻要先建立一种虚拟的连接，提供可靠的、面向连接的通信流，它使用”TCP” 协议。

从而保证了数据传输的正确性和顺序的。

2) 数据报Socket(SOCK—DGRAM)，它使用数据报协议UDP，定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠、无差错。

3)原始Socket，原始套接字允许对底层协议如IP 或ICMP 直接访问，它功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。

UDP 协议简介UDP 协议是一个面向无连接的协议。

其连接的建立不必像TCP 那样需要服务器端侦听，也不需要有客户机请求连接，属于一种“强制”性的网络连接。

提供一对一或一对多的、UDP 无连接的数据报服务。

该服务对消息中传输的数据提供不可靠的、最大努力的传送，这意味着它不保证数据的到达，也不保证所传送的数据报的顺序是否正确，UDP 不重新传输丢失的数据。

其主要工作是：将应用程序传输过来的数据分块交给网络层，确认接受到分组信息。

尽管UDP 无法像TCP 一样提供可靠的数据传输，但UDP 并不比TCP 缺乏优越性。

UDP 在传输效率方面比TCP 要高一些，而且许多应用程序并不需要保证严格的传输可靠性，比如视频会议系统等，需要实时的交互，但并不要求音频视频的绝对正确。

● UDP 优缺点：1．UDP 不要求保持一个连接；2．UDP 没有因接收方认可收到数据包（或者当数据包没有正确抵达而自动重传）而带来的开销；3．设计UDP 的目的是用于短应用和控制消息；4．在一个数据包连接一个数据包的基础上，UDP 要求的网络带宽比TCP 更小。

2、系统需求分析（一）客户需求分析分析客户的需求，这里只列出比较核心的部分。

(1) 只限于局域网内聊天。

(2) 简易的操作界面。

(3) 可以同时与多个人聊天。

(4) 可以保存聊天记录。

（二）性能需求分析（1）可靠性高，能在由于系统问题或其它原因产生错误后，作出相对应处理，比如网络初始化失败、服务器不在线等，可以提示用户安全退出本程序，在出现不可知的错误以后，可以尽量安全的退出程序。

在程序的设计过程中，要求能尽可能多的设想到用户使用过程中可能发生的事件，并能在判断事件后做出相应的处理，使程序具有较高的容错性能。

（2）宜操作性，程序简单易懂，容易上手使用。

设计界面是，简化界面的复杂性，模拟QQ 等现有即时通讯工具的界面，使用户能很容易看懂并使用。

（3）开发文档易理解，保证以后自己开发时，能够清晰的理解整个系统的设计思路和实现细节。

（4）模块化设计此软件的功能，不同的模块实现不同的功能，使得软件易于维护与扩展。

（三）运行需求分析（1）用户界面程序较小，启动速度快，无启动界面。

在本地局域网中使用，所以无需进行用户登录，无需认证界面，启动后的应用界面要清爽，设计要简单明了，要具有较高的易用性。

（2）故障处理在遇到可预知的故障与情况时，能提示用户并自动退出；在遇到不可预知的故障时能安全退出。

三、功能设计开发一个专用于实现两台计算机之间即时通讯的软件，以方便两台计算机之间信息的交流。

，在连接并通信时，尤其是近程的即时通讯，彻底的脱离了远程的服务器，避免了和远程服务器连接时过多的浪费网络资源。

并且避免了服务器忙或与服务器无法连接时，浪费过多时间用于和服务器建立连接！因此，这个软件是极具适应性和实用性的即时通讯软件！本次课程设计的目的是学习基于UDP协议实现网络聊天程序，已达到学会面向无连接方式的程序设计方法，并理解网络编程中面向无连接的概念。

1、课程设计的内容用户数据报（UDP）是一个无连接协议，使用这种协议时，需要在两台计算机之间建立固定的连接，也就是说，通信双方没有服务器和客户机之分，它们之间进行的是对等通信，所以它的优势很明显，是现代通信不可或缺的一部分。

所以，利用它的优势设计一个可以实现私聊和群聊的软件，实现两台计算机间的即时通讯。

2、课程设计要求基于UDP协议实现一对一的聊天的聊天，提供友好的用户界面，便于用户进行操作。

根据目前使用聊天程序的用户需求显示，用户对于聊天程序主要有以下几点要求：（1）聊天功能：可以实现实时接收和发送文字信息，并能支持公聊和私聊的方式。

（2）用户功能：可以查看对方的开放信息，以及发送方的IP四、系统实现1、原理概述采用UDP协议，通过服务器中转方式。

因此，现在的IP侦探在你仅仅跟对方发送聊天消息的时候是无法获取到IP的。

UDP 协议是不可靠协议，它只管发送，不管对方是否收到。

但它的传输很高效，因为UDP协议排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。

例如，腾讯采用了上层协议来保证可靠传输：如果客户端使用UDP协议发出消息后，服务器收到该包，需要使用UDP协议发回一个应答包。

如此来保证消息可以无遗漏传输。

2、程序的开发步骤如下：1、创建UDPmessage类，继承JFrame成为框体类，并实现ActionListener接口。

该类中包括多个成员变量，它们分别是信息接收文本域，信息发送文本框，IP文本框、“发送”按钮和数据包套接字。

2、在构造方法中初始化窗体组间，并将组间布局到窗体中，然后调用Server（）方法创建数据包套接字，并添加“发送”按钮的事件监听器。

3、编写Server（）方法，该方法负责创建DatagramSocket数据包套接字和接收信息的DatagramPacket数据包，最重要的是，该方法在线程中使用无限循环实现数据包的接收，这是网络程序设计必须掌握的接收数据的方法，这样才能保证数据的持续接收。

然后获取数据包中的IP信息，也就是数据包发送者的IP地址，这个IP地址将随数据包中的信息一起添加到信息接收文本域中，以区分信息的发布者。

4、实现ActionListener借口中的actionPerformed（）方法，该方法用于处理“发送”按钮的单击事件，它需要获取ip文本框中的IP信息，这个IP地址将绑定到准备发送的数据包中。

5、编写本类的main（）主方法，只需简单地创建主窗体对象就可以了。

6 . 在两台计算机上分别运行，修改IP文本框中的IP地址为接收一方的IP，输入内容点击放松就可以接收了。

五、设计过程实现代码如下：主机A的代码：package qq;import java.awt.*;import java.awt.event.*;import java.io.IOException;import .*;import javax.swing.*;public class UDPmessage extends JFrame implements ActionListener { /****/private static final long serialVersionUID = 1L;private JTextArea text;//信息接收文本域private JTextField ipText;//IP文本框private JTextField sendText;//信息发送文本框private JButton button;//发送按钮private DatagramSocket socket;//数据报套接字private JScrollBar vsBar;//滚动条public UDPmessage(){setTitle("UDP聊天程序");//设置窗体标题setBounds(100,100,400,300);//窗体定位与大小setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//默认关闭操作为退出程序setLayout(new BorderLayout());//窗体使用边界布局管理器text=new JTextArea();//实例化信息接收文本域text.setEditable(false);//信息接收文本域不可编辑JScrollPane textPanel=new JScrollPane(text);//信息接收文本域添加滚动面板vsBar=textPanel.getVerticalScrollBar();//获取滚动面板的垂直滚动条add(textPanel,BorderLayout.CENTER);//添加滚动面板到窗体居中位置JPanel panel=new JPanel();//创建panel面板BorderLayout panelLayout=new BorderLayout();//创建边界布局管理器panelLayout.setHgap(5);//设置布局水平边界panel.setLayout(panelLayout);//将布局管理器注入panel面板ipText=new JTextField("122.206.73.14");//实例化IP文本框（请输入你自己IP地址）panel.add(ipText,BorderLayout.WEST);//添加文本框到panel面板sendText=new JTextField();//实例化信息发送文本框panel.add(sendText,BorderLayout.CENTER);//添加信息发送文本框到panelbutton=new JButton("发送");//实例化发送按钮panel.add(button,BorderLayout.EAST);//添加按钮到panel面板add(panel,BorderLayout.SOUTH);//添加面板到窗体setVisible(true);//显示窗体server();//调用Server（）方法button.addActionListener(this);//添加按钮事件监听器}private void server(){try{socket=new DatagramSocket(9527);//实例化数据报套接字byte[] buf=new byte[1024];final DatagramPacket dpl=new DatagramPacket(buf,buf.length);//创建接收数据的数据包Runnable runnable=new Runnable(){//定义线程public void run(){while(true){ //使用无限循环体try{Thread.sleep(100);//线程休眠时间为100mssocket.receive(dpl);//接收数据包int length=dpl.getLength();String message=new String(dpl.getData(),0,length);//获取数据包的字符串信息String ip=dpl.getAddress().getHostAddress();if(!InetAddress.getLocalHost().getHostAddress().equals(ip))text.append(ip+":\n "+message+"\n");vsBar.setValue(vsBar.getMaximum());//控制信息滚动}catch(IOException e){e.printStackTrace();}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}}}};new Thread(runnable).start();}catch(SocketException e){e.printStackTrace();}}public void actionPerformed(ActionEvent ev){try{String ip=ipText.getText();//获取IP文本框内容InetAddress address=InetAddress.getByName(ip);byte[] data=sendText.getText().getBytes();//获取发送的数据DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data,data.length,address,9527);//定义数据包String myip=InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();//获取本机IP//将发送信息添加到信息接收文本域中text.append(myip+":\n "+sendText.getText()+":\n");socket.send(dp);//发送数据包sendText.setText(null);}catch(UnknownHostException e){e.printStackTrace();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {UDPmessage udp= new UDPmessage();udp.setVisible(true);}}运行后的对话框主机B的代码：package qq;import java.awt.*;import java.awt.event.*;import java.io.IOException;import .*;import javax.swing.*;public class UDPmessage extends JFrame implements ActionListener { /****/private static final long serialVersionUID = 1L;private JTextArea text;//信息接收文本域private JTextField ipText;//IP文本框private JTextField sendText;//信息发送文本框private JButton button;//发送按钮private DatagramSocket socket;//数据报套接字private JScrollBar vsBar;//滚动条public UDPmessage(){setTitle("UDP聊天程序");//设置窗体标题setBounds(100,100,400,300);//窗体定位与大小setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//默认关闭操作为退出程序setLayout(new BorderLayout());//窗体使用边界布局管理器text=new JTextArea();//实例化信息接收文本域text.setEditable(false);//信息接收文本域不可编辑JScrollPane textPanel=new JScrollPane(text);//信息接收文本域添加滚动面板vsBar=textPanel.getVerticalScrollBar();//获取滚动面板的垂直滚动条add(textPanel,BorderLayout.CENTER);//添加滚动面板到窗体居中位置JPanel panel=new JPanel();//创建panel面板BorderLayout panelLayout=new BorderLayout();//创建边界布局管理器panelLayout.setHgap(5);//设置布局水平边界panel.setLayout(panelLayout);//将布局管理器注入panel面板ipText=new JTextField("122.206.73.136");//实例化IP文本框（请输入你自己IP 地址）panel.add(ipText,BorderLayout.WEST);//添加文本框到panel面板sendText=new JTextField();//实例化信息发送文本框panel.add(sendText,BorderLayout.CENTER);//添加信息发送文本框到panel button=new JButton("发送");//实例化发送按钮panel.add(button,BorderLayout.EAST);//添加按钮到panel面板add(panel,BorderLayout.SOUTH);//添加面板到窗体setVisible(true);//显示窗体server();//调用Server（）方法button.addActionListener(this);//添加按钮事件监听器}private void server(){try{socket=new DatagramSocket(9527);//实例化数据报套接字byte[] buf=new byte[1024];final DatagramPacket dpl=new DatagramPacket(buf,buf.length);//创建接收数据的数据包Runnable runnable=new Runnable(){//定义线程public void run(){while(true){ //使用无限循环体try{Thread.sleep(100);//线程休眠时间为100mssocket.receive(dpl);//接收数据包int length=dpl.getLength();String message=new String(dpl.getData(),0,length);//获取数据包的字符串信息String ip=dpl.getAddress().getHostAddress();if(!InetAddress.getLocalHost().getHostAddress().equals(ip))text.append(ip+":\n "+message+"\n");vsBar.setValue(vsBar.getMaximum());//控制信息滚动}catch(IOException e){e.printStackTrace();}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}}}};new Thread(runnable).start();}catch(SocketException e){e.printStackTrace();}}public void actionPerformed(ActionEvent ev){try{String ip=ipText.getText();//获取IP文本框内容InetAddress address=InetAddress.getByName(ip);byte[] data=sendText.getText().getBytes();//获取发送的数据DatagramPacket dp=new DatagramPacket(data,data.length,address,9527);//定义数据包String myip=InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();//获取本机IP//将发送信息添加到信息接收文本域中text.append(myip+":\n "+sendText.getText()+":\n");socket.send(dp);//发送数据包sendText.setText(null);}catch(UnknownHostException e){e.printStackTrace();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {UDPmessage udp= new UDPmessage();udp.setVisible(true);}}运行后的界面实现对话后，主机A的显示：主机B的显示：2、调试分析与过程总结1遇到的问题和解决方法：在创建窗体时，由于对有些控件不了解，所以在应用时，查找了一些相关资料，学会了如何添加和使用。