Socket程式設計 ------ 模擬QQ聊天工具
模擬QQ聊天
一、要求
1、一個伺服器可以與多個使用者同時通訊
2、使用者可以通過伺服器與使用者之間通訊
3、使用者可以選擇和所有人發訊息,也可以選擇和某個使用者單獨發訊息
4、伺服器要顯示當前所有線上人員
5、使用者要顯示當前線上的人員
6、當有新使用者登入時或線上使用者退出時,伺服器要向所有其他線上使用者傳送提示資訊,並且伺服器也要顯示相應的提示資訊
7、不能有相同的使用者名稱同時登陸
8、不能傳送空訊息
9、客戶端可以設定連線的伺服器IP和埠
二、瞭解B/S模式的底層socket通訊原理
QQ聊天可以利用協議方式傳送訊息。所以先要了解瀏覽器和伺服器直接的協議,從而仿照。
瀏覽器的請求
GET / HTTP/1.1
Accept: text/html, application/xhtml+xml, */*
Accept-Language: zh-CN
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; Trident/7.0; rv:11.0) like Gecko
Accept-Encoding: gzip, deflate
Host: 192.168.31.169:9090
DNT: 1
Connection: Keep-Alive
請求行,包含: 請求方式(GET或POST) 空格 請求的資源路徑 空格 http的協議版本
接下來是請求訊息頭(...)
空行
請求體(包括瀏覽器向伺服器提交的表單資料等)
HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 11 Sep 2015 12:33:43 GMT
Server: Apache-Coyote/1.1
Content-Type: text/html;charset=UTF-8
Set-Cookie: JSESSIONID=409C8CF8220AD78D26D47B15DCEADCD3; Path=/; HttpOnly
Vary: Accept-Encoding
Connection: close
Transfer-Encoding: chunked
Content-Language: zh-CN
應答行,包含:http協議版本 空格 應答狀態碼 空格 應答狀態碼資訊碼描述
應答訊息頭(...)
空行
應答體(頁面內容)
三、QQ聊天協議
在伺服器端 用一個HashMap<userName,socket> 維護所有使用者相關的資訊,從而能夠保證和所有的使用者進行通訊。
客戶端的動作:
(1)連線(登入):傳送userName 伺服器的對應動作:1)介面顯示,2)通知其他使用者關於你登入的資訊, 3)把其他線上使用者的userName通知當前使用者 4)開啟一個執行緒專門為當前執行緒
服務
(2)退出(登出):
(3)傳送訊息
※※傳送通訊內容之後,對方如何知道是幹什麼,通過訊息協議來實現:
客戶端向伺服器發的訊息格式設計:
命令關鍵字@#接收方@#訊息內容@#傳送方
連線:userName ----握手的執行緒serverSocket專門接收該訊息,其它的由伺服器新開的與客戶進行通訊的socket來接收
退出:exit@#全部@#null@#userName
傳送: on @# JList.getSelectedValue() @# tfdMsg.getText() @# tfdUserName.getText()
伺服器向客戶端發的訊息格式設計:
命令關鍵字@#傳送方@#訊息內容
登入:
1) msg @#server @# 使用者[userName]登入了 (給客戶端顯示用的)
2) cmdAdd@#server @# userName (給客戶端維護線上使用者列表用的)
退出:
1) msg @#server @# 使用者[userName]退出了 (給客戶端顯示用的)
2) cmdRed@#server @# userName (給客戶端維護線上使用者列表用的)
傳送:
msg @#訊息傳送者( msgs[3] ) @# 訊息內容 (msgs[2])
四、註解和實現程式碼
ClientForm.java類
ServerForm.java類package com.sina.chat; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.Dimension; import java.awt.FlowLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.awt.event.WindowAdapter; import java.awt.event.WindowEvent; import java.io.IOException; import java.io.PrintWriter; import java.net.Socket; import java.net.UnknownHostException; import java.util.Scanner; import javax.swing.DefaultListModel; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JDialog; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; import javax.swing.JList; import javax.swing.JMenu; import javax.swing.JMenuBar; import javax.swing.JMenuItem; import javax.swing.JOptionPane; import javax.swing.JPanel; import javax.swing.JScrollPane; import javax.swing.JTextArea; import javax.swing.JTextField; import javax.swing.ListSelectionModel; import javax.swing.border.TitledBorder; public class ClientForm extends JFrame implements ActionListener{ private JTextField userName;//使用者名稱 private DefaultListModel lm;//用於維護線上使用者列表 private JList list; private JTextField msg;//傳送訊息口 private JTextArea allMsg; private JButton btnConn; private String HOST="127.0.0.1";//伺服器地址 private int PORT = 9090;//伺服器埠號 public ClientForm(){ addJMnuBar();//新增並處理自定義選單 JPanel upP = new JPanel(); upP.add(new JLabel("使用者標識")); userName = new JTextField(10); upP.add(userName); //上部面板 btnConn = new JButton("連線"); btnConn.setActionCommand("conn"); btnConn.addActionListener(this); upP.add(btnConn); JButton btnExit = new JButton("退出"); btnExit.setActionCommand("exit"); btnExit.addActionListener(this); upP.add(btnExit); this.getContentPane().add(upP, BorderLayout.NORTH); //中部面板 JPanel cenP = new JPanel(new BorderLayout()); //以下這段設定“線上使用者”列表 ----東 lm = new DefaultListModel();//如果版本不對,可以新增<String> list = new JList(lm); lm.addElement("全部"); list.setSelectedIndex(0); list.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_SELECTION);//設定只能進行單項選擇 list.setVisibleRowCount(2);//設定預設顯示的行數 JScrollPane jc = new JScrollPane(list); jc.setBorder(new TitledBorder("線上")); //setSize是設定的固定大小,而setPreferredSize僅僅是設定最好的大小, //這個不一定與實際顯示出來的控制元件大小一致(根據介面整體的變化而變化) jc.setPreferredSize(new Dimension(70,cenP.getHeight())); cenP.add(jc,BorderLayout.EAST); //以下這段設定訊息傳送面板 ----南 JPanel downP = new JPanel(); downP.add(new JLabel("訊息")); msg = new JTextField(20); downP.add(msg); JButton btnSend = new JButton("傳送"); btnSend.setActionCommand("send"); btnSend.addActionListener(this); downP.add(btnSend); cenP.add(downP,BorderLayout.SOUTH); //以下設定中間的聊天記錄 allMsg = new JTextArea(); allMsg.setEditable(false); allMsg.setLineWrap(true);//設定文字域自動換行 allMsg.setWrapStyleWord(true); // cenP.add(new JScrollPane(allMsg));//把訊息框用滾動面板包起來,再加到center中 cenP.add(allMsg); this.getContentPane().add(cenP,BorderLayout.CENTER); this.addWindowListener(new WindowAdapter(){ public void windowClosing(WindowEvent e){ sendExitMsg();//傳送退出資訊 } }); this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//設定框架上的關閉按鈕 this.setBounds(300, 300, 400, 300); this.setVisible(true); } private void addJMnuBar() { JMenuBar bar = new JMenuBar(); JMenu m=new JMenu("選項"); JMenuItem mi = new JMenuItem("設定"); mi.addActionListener(new ActionListener() { @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { //因為setDlg、host等變數要放在內部類中,所以要設定成final型 final JDialog setDlg = new JDialog(ClientForm.this,true); setDlg.setBounds(ClientForm.this.getX()+40, ClientForm.this.getY()+100, 350, 100); setDlg.setLayout(new FlowLayout()); JButton btn = new JButton("設定"); final JTextField host = new JTextField(10); host.setText("127.0.0.1"); final JTextField port = new JTextField(5); port.setText("9090"); btn.addActionListener(new ActionListener() { @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { ClientForm.this.HOST = host.getText(); try { ClientForm.this.PORT = Integer.parseInt(port.getText()); } catch (NumberFormatException e1) { JOptionPane.showMessageDialog(ClientForm.this,"請輸入數字"); } setDlg.dispose(); } }); setDlg.add(new JLabel("伺服器IP:")); setDlg.add(host); setDlg.add(new JLabel("埠號:")); setDlg.add(port); setDlg.add(btn); setDlg.setVisible(true); } }); JMenuItem help = new JMenuItem("幫助"); help.addActionListener(new ActionListener() { @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { JDialog dlg = new JDialog(ClientForm.this,true); dlg.setBounds(ClientForm.this.getX()+40, ClientForm.this.getY()+100, 300, 80); dlg.setLayout(new FlowLayout()); JLabel label = new JLabel("版本所有@城院.2015-9-13,QQ:888888"); dlg.add(label); dlg.setVisible(true); } }); bar.add(m); m.add(mi); m.add(help); this.setJMenuBar(bar); } public static void main(String[] args){ JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); new ClientForm(); } public void actionPerformed(ActionEvent e) { //連線按鈕 if(e.getActionCommand().equals("conn")){ System.out.println("連線。。。"); connercting();//與伺服器建立連線 }else if(e.getActionCommand().equals("send")){ sendMsg();//傳送聊天訊息 }else if(e.getActionCommand().equals("exit")){ sendExitMsg();//傳送退出訊息 } } private Socket client;//宣告一個客戶端的套接字 private PrintWriter pw;//宣告一個列印流 private void connercting() { try { //握手 client = new Socket(HOST,PORT); String userName = this.userName.getText(); if(userName.equals("")){//控制使用者名稱不能為空 JOptionPane.showMessageDialog(this, "使用者名稱不能為空"); return ; } //連線成功後,將使用者名稱框和連線按鈕設定為不可選 btnConn.setEnabled(false); this.userName.setEditable(false); pw=new PrintWriter(client.getOutputStream(), true); pw.println(userName); this.setTitle("使用者【"+userName+"】線上"); new ClientThread().start();//線上聊天處理 } catch (IOException e) { JOptionPane.showMessageDialog(null, "伺服器連線失敗!!!"); } } //傳送退出訊息 private void sendExitMsg() { if(client==null){ System.exit(0); } //自定義訊息協議 String msg = "exit@#"+"全部"+"@#"+null+"@#"+userName.getText(); pw.println(msg); pw.flush();//這裡一定要記得重新整理 System.exit(0); } //傳送聊天訊息 private void sendMsg() { String strMsg=this.msg.getText(); if(strMsg.equals("")){//保證傳送的訊息不能為空 JOptionPane.showMessageDialog(this, "不能傳送空訊息。。。"); return ; } String msg="on@#"+list.getSelectedValue()+"@#"+strMsg+"@#"+userName.getText(); pw.println(msg); pw.flush(); this.msg.setText(""); } class ClientThread extends Thread{ public void run(){ try { Scanner sc = new Scanner(client.getInputStream()); while(sc.hasNextLine()){ String str = sc.nextLine(); String[] msgs=str.split("@#"); //通過聊天協議,解析服務端傳送來的訊息 if("msg".equals(msgs[0])){ if("server".equals(msgs[1])){ if("error".equals(msgs[2])){//判斷連線到伺服器的客戶中是否有同名 btnConn.setEnabled(true); userName.setEditable(true); JOptionPane.showMessageDialog(ClientForm.this, "使用者名稱被佔用"); continue; }else{ str="【通知】:"+msgs[2]; } }else{ str="【"+msgs[1]+"】說:"+msgs[2]; } allMsg.append("\r\n"+str); }else if("cmdAdd".equals(msgs[0])){ System.out.println(111111111); lm.addElement(msgs[2]); }else if("cmdRed".equals(msgs[0])){ System.out.println(6666); lm.removeElement(msgs[2]); } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }
package com.sina.chat;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Toolkit;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.KeyEvent;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
import javax.swing.DefaultListModel;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JList;
import javax.swing.JMenu;
import javax.swing.JMenuBar;
import javax.swing.JMenuItem;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.KeyStroke;
import javax.swing.border.TitledBorder;
public class ServerForm extends JFrame {
private int PORT = 9090;
private DefaultListModel lm;//用於維護線上使用者列表
private JList list;
private JTextArea area;
private Map<String,Socket> usersMap = new HashMap<String,Socket>();
public ServerForm(){
super("這是伺服器");
//聊天訊息記錄框
area = new JTextArea();
area.setEditable(false);
area.setLineWrap(true);
this.getContentPane().add(new JScrollPane(area));//預設加在center位置
//介面右邊的線上使用者列表
lm = new DefaultListModel();
list = new JList(lm);
JScrollPane jc = new JScrollPane(list);
jc.setBorder(new TitledBorder("線上"));
//setSize是設定的固定大小,而setPreferredSize僅僅是設定最好的大小,
//這個不一定與實際顯示出來的控制元件大小一致(根據介面整體的變化而變化)
jc.setPreferredSize(new Dimension(100,this.getHeight()));
this.getContentPane().add(jc,BorderLayout.EAST);
//選單
JMenuBar bar =new JMenuBar();
this.setJMenuBar(bar);
JMenu m=new JMenu("控制");
m.setMnemonic('C');
bar.add(m);
//“開啟”選單項,因為內部類要用到這個變數,所以定義為final型
final JMenuItem run = new JMenuItem("開啟");
run.setAccelerator(KeyStroke.getKeyStroke('R',KeyEvent.CTRL_MASK));
run.setActionCommand("run");
m.add(run);
m.addSeparator(); //選單分隔線
//“開啟”選單項
JMenuItem exit = new JMenuItem("退出");
exit.setAccelerator(KeyStroke.getKeyStroke('E',KeyEvent.CTRL_MASK));//設定快捷鍵
exit.setActionCommand("exit");
m.add(exit);
ActionListener a = new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if(e.getActionCommand().equals("run")){
startServer();
run.setEnabled(false);//點選執行按鈕後,將執行按鈕設定為不可選
}else if(e.getActionCommand().equals("exit")){
System.exit(0);
}
}
};
run.addActionListener(a);
exit.addActionListener(a);
//整個介面視窗的設定
final int winWidth = 500;
final int winHeight = 400;
Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit();
int width = (int) toolkit.getScreenSize().getWidth();//獲得系統解析度
int height = (int) toolkit.getScreenSize().getHeight();
this.setBounds(width/2-winWidth/2, height/2-winHeight/2, winWidth, winHeight);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
this.setVisible(true);
}
public static void main(String[] args) {
JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true);
new ServerForm();
}
private void startServer() {
try {
ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);
area.append("啟動伺服器:\r\nIP:"+server.getInetAddress().getHostAddress()+"\r\nPORT:"+server.getLocalPort());
new ServerThread(server).start();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
class ServerThread extends Thread{
ServerSocket server = null;
public ServerThread(ServerSocket server) {
this.server = server;
}
//專門處理握手訊息
public void run(){
try {
while(true){
Socket socketClient = server.accept();
Scanner sc = new Scanner(socketClient.getInputStream());
if(sc.hasNextLine()){
String userName =sc.nextLine();
if(isError(userName)){//判斷使用者名稱是否存在,若存在則給使用者傳送提示資訊
PrintWriter pw = new PrintWriter(socketClient.getOutputStream(),true);
String msg = "msg@#server@#error";
pw.println(msg);
pw.flush();
continue;
}
area.append("\r\n使用者:【"+userName+"】登入,"+socketClient);
//把使用者新增到list當中----通過該list模組的資料層控制元件lm來完成
lm.addElement(userName);
//1通知所有已經線上的人,userName這個人登入了
msgAll(userName);
//2告訴userName這個人,有哪些人目前線上
msgSelf(socketClient);
//3開一個專門用於和該userName客戶端通訊的執行緒
new ClientThread(socketClient);
//4把該使用者放到“線上使用者池”中
usersMap.put(userName, socketClient);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//判斷使用者名稱是否已經存在了
private boolean isError(String userName) {
return usersMap.containsKey(userName);
}
//通知所有已經線上的人,userName這個人登入了
private void msgAll(String userName) {
Iterator<Socket> it = usersMap.values().iterator();
while(it.hasNext()){
Socket s = it.next();
try {
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
//給使用者顯示在訊息框中的
String msg = "msg@#server@#使用者【"+userName+"】登入了";
pw.println(msg);
pw.flush();//重新整理、重新整理、重新整理
//給使用者維護JList列表(線上使用者)
msg = "cmdAdd@#server@#"+userName;
pw.println(msg);
pw.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//告訴userName這個人,有哪些人目前線上.只要給客戶端傳送“維護JList列表(線上使用者)的訊息”
private void msgSelf(Socket socketClient) {
PrintWriter pw = null;
try {
pw = new PrintWriter(socketClient.getOutputStream(),true);
Iterator<String> it = usersMap.keySet().iterator();
while(it.hasNext()){
String userName = it.next();
String msg = "cmdAdd@#server@#"+userName;
pw.println(msg);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
pw.flush();
}
}
class ClientThread extends Thread{
private Socket client;
public ClientThread(Socket client) {
this.client = client;
start();
}
public void run(){
try {
Scanner sc = new Scanner(client.getInputStream());
while(sc.hasNext()){
String str = sc.nextLine();
String[] msgs = str.split("@#");
if("on".equals(msgs[0])){
sendMsgToSb(msgs);
}else if("exit".equals(msgs[0])){
//從“線上使用者池usersMap”中刪除當前使用者
usersMap.remove(msgs[3]);
//從介面中的“線上使用者列表”中刪除當前使用者,還要在伺服器的area中顯示該使用者的退出訊息
lm.removeElement(msgs[3]);
area.append("\r\n使用者【"+msgs[3]+"】退出了");
//發該使用者退出的訊息發給其他線上使用者
sendExitMsgToAll(msgs);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void sendMsgToSb(String[] msgs) throws IOException {
if("全部".equals(msgs[1])){
Iterator<Socket> it = usersMap.values().iterator();
while(it.hasNext()){
Socket s = it.next();
String str = "msg@#"+msgs[3]+"@#"+msgs[2];
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
pw.println(str);
pw.flush();
}
}else{
Socket s = usersMap.get(msgs[1]);
String str = "msg@#"+msgs[3]+"@#"+msgs[2];
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
pw.println(str);
pw.flush();
}
}
private void sendExitMsgToAll(String[] msgs) throws IOException {
Iterator<Socket> it = usersMap.values().iterator();
while(it.hasNext()){
Socket s =it.next();
//給使用者顯示在訊息框中的
String str = "msg@#server@#【"+msgs[3]+"】退出了";
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
pw.println(str);
pw.flush();
//給使用者維護JList列表(線上使用者)
str = "cmdRed@#server@#"+msgs[3];
pw.println(str);
pw.flush();
}
}
}
}
五、知識點清單
1、java圖形介面基礎知識(javax.swing和java.awt)
2、setPreferredSize:(1)setPreferredSize需要在使用佈局管理器的時候使用,佈局管理器會獲取空間的preferredsize,因而可以生效。例如borderlayout在north中放入一個panel,panel的
高度可以通過這樣實現:panel.setPreferredSize(new Dimension(0, 100));這樣就設定了一個高度為100的panel,寬度隨視窗變化。
(2)setSize,setLocation,setBounds方法需要在不使用佈局管理器的時候使用,也就是setLayout(null)的時候可以使用這三個方法控制佈局。
區分好這兩個不同點之後,我相信你的佈局會更隨心所欲。
3、DefaultListModel:建立並且設定列表資料模型,和JList配合使用,使新增刪除JList上的元素時變得容易
4、setLineWrap:public void setLineWrap(boolean wrap)設定文字區的換行策略。
如果設定為 true,則當行的長度大於所分配的寬度時,將換行。
如果設定為 false,則始終不換行。當策略更改時,將激發 PropertyChange 事件("lineWrap")。此屬性預設為 false
public void setWrapStyleWord(boolean word)設定換行方式(如果文字區要換行)。
如果設定為 true,則當行的長度大於所分配的寬度時,將在單詞邊界(空白)處換行。
如果設定為 false,則將在字元邊界處換行。此屬性預設為 false。
5、匿名類
6、內部類
7、網路程式設計技術
六、執行結果截圖