課程設(shè)計--基于tcp的計算機通信工具編程實現(xiàn)

1、<p><b>　　一、課題內(nèi)容和要求</b></p><p><b>　　1.課題內(nèi)容</b></p><p>　　基于TCP和多線程編程的聊天程序?qū)崿F(xiàn)</p><p><b>　　2.課題要求</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)聊天程序設(shè)計非常復雜，允許多個人同時聊

2、天更加需要多線程技術(shù)的支持，請實現(xiàn)一個簡單的多線程網(wǎng)絡(luò)聊天程序模擬。</p><p><b>　　二、設(shè)計思路分析</b></p><p>　　1.    在網(wǎng)絡(luò)越來越發(fā)達的今天，人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴越來越強，網(wǎng)絡(luò)聊天已經(jīng)成了許多人生活中必不可少的一部分，基于這樣的需求，出現(xiàn)了許多網(wǎng)絡(luò)聊天通信工具，像QQ，MSN等等，但是人們已經(jīng)不再滿足于單

3、一的兩個人之間的聊天，而是對多人同時聊天產(chǎn)生了興趣，于是出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)聊天室，不同地方的人可以在那個虛擬的聊天室里面熱烈聊天?；谶@樣的想法，我們用JAVA設(shè)計一個多人同時聊天的小程序，用Socket編程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，面向連接的，采用多線程的實現(xiàn)技術(shù)。</p><p>　　2.    在程序中，可以設(shè)置加入連接的最大數(shù)目，通過更改IP地址和端口號，成為不同的客戶端，與服務器端連接，進行多

4、用戶聊天。</p><p>　　3.    為方便用戶交互，我們采用圖形化的用戶界面。實現(xiàn)了好友添加，消息收發(fā)、顯示等基本功能。</p><p><b>　　三、概要設(shè)計</b></p><p>　　該網(wǎng)絡(luò)聊天程序大致分為三個主要部分：客戶端、服務器端和用戶圖形界面。而運行在不同的機器上的進程是通過向套接字發(fā)送報文

5、來通訊的。各個部分的初步設(shè)計思想、流程及存儲結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　程序整體框架：主程序監(jiān)聽一端口，等待客戶接入；同時構(gòu)造一個線程類，準備接管會話。當一個Socket會話產(chǎn)生后，將這個會話交給線程處理，然后主程序繼續(xù)監(jiān)聽。而進程通過TCP套接字實現(xiàn)通信的示意圖如下所示：</p><p><b>　　.</b></p><p>　　客戶機

6、/服務器應用程序使用面向連接的設(shè)計思路：</p><p>　　服務器 客戶端</p><p><b>　　.</b></p><p>　　2.    客戶端（Client）</p><p>　　客戶端，使用Sock

7、et對網(wǎng)絡(luò)上某一個服務器的某一個端口發(fā)出連接請求，一旦連接成功，打開會話；會話完成后，關(guān)閉Socket。客戶端不需要指定打開的端口，通常臨時的、動態(tài)的分配一個端口。</p><p>　　3.    服務器端（Server）</p><p>　　服務器端，使用ServerSocket監(jiān)聽指定的端口，端口可以隨意指定（由于1024以下的端口通常屬于保留端口，在一些

8、操作系統(tǒng)中不可以隨意使用，所以建議使用大于1024的端口），等待客戶連接請求，客戶連接后，會話產(chǎn)生；在完成會話后，關(guān)閉連接。</p><p>　　4.    用戶圖形界面</p><p>　　用戶圖形界面方便程序與用戶的交互，多個用戶參加，完成會話功能，具體的設(shè)計要方便用戶的使用，直觀清晰，簡潔明了，友好美觀。</p><p>　　5.

9、    存儲結(jié)構(gòu)</p><p>　　下面列出主要存儲結(jié)構(gòu)或變量：</p><p><b>　　四、詳細設(shè)計</b></p><p>　　代碼分服務器端、客戶端、和用戶圖形界面三部分，分別如下：</p><p><b>　　1.服務器端</b></p>&

10、lt;p>　　服務器端主要是使用ServerSocket類，相當于服務器Socket，用來監(jiān)聽試圖進入的連接，當新的連接建立后，該類為他們實例化一個Socket對象，同時得到輸入輸出流，調(diào)用相應方法完成會話。</p><p><b>　　具體代碼如下：</b></p><p>　　package nupt.java.socket;</p><

11、p>　　import java.awt.*;</p><p>　　import java.net.*;</p><p>　　import java.io.*;</p><p>　　public class Server extends Thread {</p><p>　　ServerSocket skt;   //

12、 ServerSocket類監(jiān)聽進入的連接，為每個新的連接產(chǎn)生一個Socket對象      </p><p>　　Socket Client[ ]=new Socket[10];</p><p>　　Socket Client1=null;</p><p>　　int i = 0;</p>

13、<p>　　TextArea in;</p><p>　　int port,k=0,l=0;</p><p>　　PrintStream theOutputStream;</p><p>　　Face chat;</p><p>　　public Server(int port, Face chat) {</p>&l

14、t;p><b>　　try {</b></p><p>　　this.port = port;</p><p>　　skt = new ServerSocket(port);</p><p>　　this.chat = chat;</p><p>　　} catch (IOException e) {</p&

15、gt;<p>　　chat.ta.append(e.toString());</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void run() {</p><p>　　chat.ta.append("等待連

16、線......");</p><p>　　while (true) {</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　Client[k] = skt.accept();</p><p>　　//當有客戶端連接時就新建一個子線程</p><p>　　if (i <

17、; 2) {</p><p>　　ServerThread server[] = new ServerThread[10];</p><p>　　server[k]= new ServerThread(Client[k], this.chat, i);</p><p>　　l=server.length;</p><p>　　server[k

18、].start();</p><p>　　chat.ta.append(“客戶端“+ Client[k].getInetAddress() + "已連線\n");</p><p>　　//for(int j=0;j<server.length;j++)</p><p>　　theOutputStream = new PrintStream(

19、server[k].getClient().getOutputStream());</p><p>　　i = server[k].getI();</p><p><b>　　k++;</b></p><p><b>　　} else {</b></p><p>　　//theOutputStrea

20、m = new PrintStream(null);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} catch (SocketException e) {</p><p>　　} catch (IOException e) {</p><p>　　chat.ta.append(e.toString())

21、;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void dataout(String data) {</p><p>　　//for(int

22、j=0;j<l;j++)</p><p>　　theOutputStream.println(data);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　class ServerThread extends Thread {</p&g

23、t;<p>　　ServerSocket skt;</p><p>　　Socket Client;</p><p>　　TextArea in;</p><p>　　int port，i;</p><p>　　BufferedReader theInputStream;</p><p>　　PrintS

24、tream theOutputStream;</p><p>　　String readin;</p><p>　　Face chat;</p><p><b>　　//服務端子線程</b></p><p>　　public ServerThread(Socket s, Face chat, int i) {</p

25、><p>　　this.i = ++i;</p><p>　　Client = s;</p><p>　　this.chat = chat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public int getI() {</p><p>　　return t

26、his.i;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public Socket getClient() {</p><p>　　return this.Client;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void r

27、un() {</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　theInputStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(Client</p><p>　　.getInputStream()));</p><p>　　theOutputStrea

28、m = new PrintStream(Client.getOutputStream());</p><p>　　while (true) {</p><p>　　readin = theInputStream.readLine();</p><p>　　chat.ta.append(readin + "\n");</p><

29、p><b>　　}</b></p><p>　　} catch (SocketException e) {</p><p>　　chat.ta.append("連線中斷！\n");</p><p>　　// 設(shè)置組件可用性</p><p>　　chat.clientBtn.setEnabled(

30、true);</p><p>　　chat.serverBtn.setEnabled(true);</p><p>　　chat.tfaddress.setEnabled(true);</p><p>　　chat.tfport.setEnabled(true);</p><p><b>　　try {</b></

31、p><p><b>　　i - -;</b></p><p>　　skt.close();</p><p>　　Client.close();</p><p>　　} catch (IOException err) {</p><p>　　chat.ta.append(err.toString());

32、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} catch (IOException e) {</p><p>　　chat.ta.append(e.toString());</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&

33、lt;/b></p><p>　　public void dataout(String data) {</p><p>　　theOutputStream.println(data);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

34、;p><b>　　2.客戶端</b></p><p>　　客戶端主要是使用Socket類，該類是JAVA實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程重要的基礎(chǔ)類，實現(xiàn)程序間雙向的面向連接的通信。調(diào)用public Socket(String host,int port)方法設(shè)定IP和端口。建好連接后，用戶通過得到Socket的輸入輸出流對象后，利用流的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。調(diào)用public InputStream get

35、InputStream()和public OutputStream getOutputStream()方法,分別得到Socket對象的輸入輸出流;</p><p><b>　　具體實現(xiàn)代碼如下：</b></p><p>　　package nupt.java.socket;</p><p>　　import java.net.*;</p&

36、gt;<p>　　import java.io.*;</p><p>　　import javax.swing.Timer;</p><p>　　public class Client extends Thread {</p><p>　　Socket skt;       

37、0;                          // 用于客戶端的連接</p><p>　　InetAddress host;  

38、0;                     // 主機地址</p><p>　　int port;         

39、0;                           // 端口號</p><p>　　BufferedReader theInputStream;&l

40、t;/p><p>　　PrintStream theOutputStream;</p><p>　　String readin;</p><p>　　Face chat;</p><p>　　public Client(String ip, int p, Face chat) {</p><p><b>　　tr

41、y {</b></p><p>　　host = InetAddress.getByName(ip);            // 獲取IP地址</p><p>　　port = p;       &

42、#160;                                    

43、;      // 獲取端口號</p><p>　　this.chat = chat;</p><p>　　} catch (IOException e) {</p><p>　　chat.ta.append(e.toString());</p><p><b>　　}</b&

44、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void run() {</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　chat.ta.append("準備連線，稍后！");</p><p>　　sk

45、t = new Socket(host, port);                     // 新建Socket對象</p><p>　　chat.ta.append("成功\n");

46、60;                  // 緩沖區(qū)末尾添加字符串</p><p>　　theInputStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(skt.getInputStream()

47、));</p><p>　　theOutputStream = new PrintStream(skt.getOutputStream());</p><p>　　while (true) {</p><p>　　readin = theInputStream.readLine();</p><p>　　chat.ta.append(read

48、in + "\n");</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} catch (SocketException e) {</p><p>　　chat.ta.append("未連上！\n");</p><p>　　chat.clientBtn.setEnabl

49、ed(true);</p><p>　　chat.serverBtn.setEnabled(true);</p><p>　　chat.tfaddress.setEnabled(true);</p><p>　　chat.tfport.setEnabled(true);</p><p><b>　　try {</b>&l

50、t;/p><p>　　skt.close();</p><p>　　} catch (IOException err) {</p><p>　　chat.ta.append(err.toString());</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} catch (IOExcept

51、ion e) {</p><p>　　chat.ta.append(e.toString());</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void dataout(String data) {</p><p

52、>　　theOutputStream.println(data);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.用戶圖形界面</b></p><p>　　該部分主要是完成界面的初始化，合理布局組件，方便用

53、戶交互。主要是JAVA按鈕，文本域，標簽，布局管理器的使用。主要處理了鍵盤Enter消息接受，下面是實現(xiàn)代碼：</p><p>　　package nupt.java.socket;</p><p>　　import java.awt.*;</p><p>　　import java.awt.event.*;</p><p>　　public

54、 class Face extends Frame {</p><p>　　private static final long serialVersionUID = 1L;</p><p>　　Button clientBtn, serverBtn;</p><p>　　TextArea ta;</p><p>　　TextField tfa

55、ddress, tfport, tftype;</p><p>　　Label lbl1,lbl2,lbl3;</p><p><b>　　int port;</b></p><p>　　Client client;</p><p>　　Server server;</p><p>　　boole

56、an iamserver;</p><p>　　static Face frm;</p><p>　　public Face() {</p><p><b>　　// 實例化組件</b></p><p>　　clientBtn = new Button("客戶端");</p><p

57、>　　serverBtn = new Button("服務器");</p><p>　　ta = new TextArea("", 10, 50, TextArea.SCROLLBARS_BOTH);</p><p>　　lbl1 = new Label("IP地址:");</p><p>　　tfa

58、ddress = new TextField("192.168.1.104", 10);</p><p>　　lbl2 = new Label("端口:");</p><p>　　tfport = new TextField("8080");</p><p>　　lbl3 = new Label("

59、;發(fā)送內(nèi)容:");</p><p>　　tftype = new TextField(40);</p><p>　　tftype.addKeyListener(new TFListener());</p><p>　　ta.setEditable(false);</p><p>　　//向容器中加入以上組件</p>&

60、lt;p>　　setLayout(new   FlowLayout());</p><p>　　add(lbl1);</p><p>　　add(tfaddress);</p><p>　　add(lbl2);</p><p>　　add(tfport);</p><p>　　add(clie

61、ntBtn);</p><p>　　add(serverBtn);</p><p><b>　　add(ta);</b></p><p>　　add(lbl3);</p><p>　　add(tftype);</p><p><b>　　//設(shè)置格式</b></p>

62、;<p>　　setLocation(400, 250);                //窗口顯示再屏幕的位置坐標</p><p>　　setSize(400, 300);      &#

63、160;               //設(shè)置窗體大小</p><p>　　setTitle("基于Socket和多線程編程的聊天程序");</p><p>　　this.setVisible(true);  &

64、#160;                //設(shè)置窗體可見</p><p><b>　　//事件響應</b></p><p>　　clientBtn.addActionListener(new ActionListene

65、r() {</p><p>　　public void actionPerformed(ActionEvent e) {</p><p>　　port = Integer.parseInt(tfport.getText());</p><p>　　client = new Client(tfaddress.getText(), port, frm);</p&g

66、t;<p>　　client.start();</p><p>　　tfaddress.setEnabled(false);</p><p>　　tfport.setEnabled(false);</p><p>　　serverBtn.setEnabled(false);</p><p>　　clientBtn.setEnab

67、led(false);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　});</b></p><p>　　serverBtn.addActionListener(new ActionListener() {</p><p>　　public void actionPerform

68、ed(ActionEvent e) {</p><p>　　port = Integer.parseInt(tfport.getText());</p><p>　　server = new Server(port, frm);</p><p>　　server.start();</p><p>　　iamserver = true;<

69、/p><p>　　tfaddress.setText("成為服務器");</p><p>　　tfaddress.setEnabled(false);</p><p>　　tfport.setEnabled(false);</p><p>　　serverBtn.setEnabled(false);</p>&l

70、t;p>　　clientBtn.setEnabled(false);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　});</b></p><p>　　addWindowListener(new WindowAdapter() {</p><p>　　public voi

71、d windowClosing(WindowEvent e) {</p><p>　　System.exit(0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　});</b></p><p><b>　　}</b></p><p&g

72、t;　　public static void main(String[] args) {        //主方法</p><p>　　// TODO Auto-generated method stub</p><p>　　frm = new Face();</p><p><b>　

73、　}</b></p><p>　　private class TFListener implements KeyListener {</p><p>　　public void keyPressed(KeyEvent e) {</p><p>　　if (e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ENTER) { //按Enter輸出顯

74、示聊天內(nèi)容</p><p>　　ta.append(">" + tftype.getText() + "\n");</p><p>　　if (iamserver)</p><p>　　server.dataout(tftype.getText());</p><p><b>　　els

75、e</b></p><p>　　client.dataout(tftype.getText());</p><p>　　tftype.setText("");</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

76、;p>　　public void keyTyped(KeyEvent e) {</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public void keyReleased(KeyEvent e) {</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

77、}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　實驗思考與總結(jié)</b></p><p>　　由于對java編程的不熟，所以我們在編程過程中遇到了很大的困難，但通過向老師同學們請教與及查閱資料，我們還是有了解決方案。所以在這次實驗中，我們對java有了初步了解，學得了很多東西。明白

78、了java是個很強大的編程工具。</p><p>　　這個學期我們剛剛學習了計算機網(wǎng)絡(luò)通信方面的知識，對于socket套接字的原理，計算機進程的通信過程有比較熟悉的了解，所以這次課題活動讓我們又對TCP的運行，計算機通信通過編程實現(xiàn)方面有了更好的了解，更加鞏固了以前學習的知識。</p><p>　　3、通過觀察我們也看到了，在本次課程設(shè)計中的這個編程程序雖然它實現(xiàn)了聊天的功能，但是它只能是

79、一對一的聊天，因為TCP連接決定了不可能實現(xiàn)一對多的連接。但是我們現(xiàn)在的各種聊天軟件不僅可以實現(xiàn)一對多的連接，有的甚至可以實現(xiàn)最大化的一對多的視頻聊天。所以我們的這個課程設(shè)計所做到的還是很粗淺的層次，還有很多需要改進的地方和空間！希望我們以后再次做到相關(guān)的課題時我們不僅能在外觀上使它更美化，而且在功能能更上一層樓！</p><p>　　4、這次課題活動，是我們對于網(wǎng)路通信有了更好了解，比如就TCP的三次握手協(xié)議，

80、面向連接的服務等。激發(fā)了我們對于計算機網(wǎng)絡(luò)通信的學習興趣。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　《計算機網(wǎng)絡(luò)——自頂向下方法》（美James K.Kouse ，Keith W.Ross著，陳鳴 譯，機械工業(yè)出版社）</p><p>　　《用TCP/IP進行網(wǎng)際互連》（美Douglas E.Comer 著，謝希仁等譯