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用Java实现Server-Client结构的聊天系统

王朝java/jsp·作者佚名  2006-01-08
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说在前面...

近日研究了一下Java,以及用Java实现socket网络编程的方法,对于创建一个聊天系统总算有了一点心得,不过我究竟还是个Java初学者,在众多高手面前舞刀弄枪,免不了有些胆战心惊,毕竟才疏学浅,如果在方法方面有什么不足或者欠成熟的地方,各位大虾看过之后还要多多指点,毕竟我看Java只看了一个星期,很多高级方法还没有接触,不可能完全设计出一个完美的系统,大家还是分享一下自己的经验好了,毕竟,重在交流嘛。

言归正传,标准Java包中提供了相当完善的针对网络通信和I/O相关操作的类库,利用这些类,可以在很短时间内设计出一个网络交互系统。socket编程让程序员几乎不用了解任何网络通信协议,就可以编写出强大的网络系统。要建立一个Server-Client结构的聊天系统,也非难事。善加利用socket,I/O操作以及多线程编程,就能实现这个系统。

分析任务...

聊天系统不外乎两个方面,服务器端和客户端。简单分析一下两个方面所要完成的任务,对设计这个程序来说,等于完成了一半。首先来看一下服务器端的任务:

1.服务器端应当建立一个ServerSocket,并且不断进行侦听是否有客户端连接或者断开连接(包括判断没有响应的连接超时)。

2.服务器端应当是一个信息发送中心,所有客户端的信息都传到服务器端,由服务器端根据要求分发信息。

以上就是服务器端最主要的两个任务。不难看出,服务器端的任务并不复杂。

客户端应该完成的工作包括:

1.与服务器端建立通信通道,向服务器端发送信息。

2.接收来自服务器的信息。

相对服务器而言,客户端的任务更加简单,有了以上的简单分析,可以知道,解决上述四个问题,即完成了该聊天系统的核心。

进一步分析系统结构...

完成上述分析之后,就开始对每个问题展开研究。

首先是服务器端的侦听。由于服务器端要和多个客户端同时进行通信,那么系统的部分肯定必须用多个线程来完成,一旦服务器发现一个新的客户端与之建立了连接,就马上建立一个线程与该客户端进行通信。用多线程的好处在于,多个通信连接可以同时处理,不会出现由于数据排队等待而发生的延迟或者丢失,可以很好地利用系统的性能。

完成了服务器端的第一个的任务,那么第二个任务也就不难解决了。上面已经为每一个连接着的客户端建立了一个线程,这个线程好比一根电话线一直等待客户端说话,而信息发送中心就相当于一个总台,一旦有人打电话进来,就通过电话线把信息传送到总台,再由总台根据需要将这个信息发送给接收群。这样也就意味着,服务器每接受一条信息,就要调用一次信息发送中心的方法,并将这条信息发送到所有客户端(或者特定的某个/某几个客户端)。

再来看看客户端。由于客户端需要同时能够接收信息以及发送信息,所以也必须利用多个线程来实现。主线程用于接收用户输入的内容并将之发送到服务器端,而一个后台线程将一直接收来自服务器端的信息,并将之返回给客户端的用户。

这样,一个Server-Client结构的聊天系统基本就完成了。

具体实现...

首先建立一个Server类,Server类完成一个侦听的工作,并为建立连接的客户端增加线程:

public class Server{

static Socket socketlist[] = new Socket[1000];

public Server( int socketport ) throws IOException {

listenForConnecting( socketport );

}

//listenForConnecting方法用于侦听连接

private void listenForConnecting( int socketport ) throws IOException {

ServerSocket serversocket = new ServerSocket( socketport );

//关键是侦听的部分,用一个while循环来实现

while (true) {

Socket socket = serversocket.accept();

//一旦客户端连接进来,就增加一个线程用于与该客户端的通信,关键在于传递参数,

//将Server类和客户端的sokcet都传送到这个通信线程

new ConnectionForClient( this, socket );

}

//SendMessageCenter方法用于发送信息给客户端

public void SendMessageCenter (String message,Socket socket) throws IOException{

//建立输出流,将信息发送给客户端

//你会发现一个用于储存客户端socket信息的数组socketlist[],该数组在客户

//端连接或断开连接时更新数据,这里不详细讨论这个问题

for(int k=0;k<socketlist.length();k++){

DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream( socketlist[k].getOutputStream() );

dataOut.writeUTF( message );

}

//其他用于判断信息的过程....

....

}

}

然后建立ConnectionForClient类,这个类完成与客户端的连接,并与之进行通信:

public class ConnectionForClient extends Thread{

Server server;

Socket socket;

//所有准备工作在构造器中完成

public ConnectionForClient( Server server, Socket socket ) {

this.server = server;

this.socket = socket;

start();

}

public void run() {

//首先建立DataInputStream类用于接收客户端发送的信息

DataInputStream dataIn = new DataInputStream( socket.getInputStream() );

//类似于服务器的侦听连接工作,同样侦听客户端发送的信息

while (true) {

String message = dataIn.readUTF();

//一旦接收到客户端发送的信息,就将详细发送者和发送的信息传给Server类的信息发送中心

server.SendMessageCenter( message , this.socket );

}

}

static public void main( String args[] ) throws Exception {

//程序开始执行

int socketport = 8765;

new Server( socketport );

}

}

完成了服务器端的程序,然后是客户端:

public class Client extends Thread {

DataInputStream dataIn;

DataOutputStream dataOut;

//Client类的构造器

public Client( String host, int port ){

建立socket对象

Socket socket = new Socket( hostAdress, socketport );

//建立输入输出流对象

dataIn = new DataInputStream( socket.getInputStream() );

dataOut = new DataOutputStream( socket.getOutputStream() );

//开始后台线程用于监听服务器端传送的信息

start();

//然后开始接收用户输入信息并传送到客户端

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

String words="";

while(true){

words = in.readLine();

sendMessage(words);

}

}

public void run(){

while (true) {

//等待服务器发送信息并显示出来

String message = dataIn.readUTF();

System.out.print ( message + "\n>" );

}

}

//sendMessage方法将用户输入的信息发送给服务器

private void sendMessage( String message ){

dataOut.writeUTF( message );

}

//程序开始执行

public static void main(String args[]){

int socketport = 8765;

String hostAddress = "211.211.211.211" //其实可以通过参数指定IP和端口,这里简化这个过程

new Client( hostAdress , socketport );

}

}

这样,一个Server-Client结构的聊天系统的核心就完成了,当然这只是一个最简单的框架,要进一步完善的话还要进一步考虑很多问题,例如:

其他问题...

客户端发送的信息应该分为公用以及私有的信息,然后SendMessageCenter根据信息的类别来判断应该将信息发送给哪些用户。

拥有权限的客户端可以动态地建立聊天频道,然后SendMessageCenter还可以判断信息所属的聊天频道来决定向谁发送信息

客户端可以执行聊天命令,例如返回当前服务器的在线信息,返回某个用户的相关信息,退出聊天系统等等。

所有这些问题都可以通过Client与Server类的SendMessageCenter方法建立一个不很复杂的通信协议来完成。一个通信协议就是一组约定,将相关的信息制定一个格式标准,让接收方和发送方都知道这条信息将作为什么身份进行通信。

例如,发送方发送的信息为普通的聊天信息时,可以增加一个前缀:words = "[chatmessage]" + words,而发送一条要求返回在线名单的信息时,可以发送另一个前缀 words="[returnonlinelist]"。

当SendMessageCenter接收到客户端信息时,首先判断message的前缀,如果是"[chatmessage]",则传送给其他客户端,如果是"[returnonlinelist]",则返回给该客户端一个OnlineList。

一般地,这样就制定了一个简单的通信协议。

关于聊天系统,大概就这样一些心得,上面的具体实现中的代码忽略了一些细节以及必要的try-catch-finally结构,目的是为了让核心代码看上去显得更加清晰一些。大家可以讨论一下更好的结构设计。

 
 
 
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