用JAVA實現的基于TCP協議的網絡聊天室

王海燕 郭元穎

摘 要：Java是Sun公司推出的新一代面向對象的程序設計語言，由于它與生俱來的一些特性，例如： 面向對象、平臺無關、 多線程、 高度安全性等等，使得它特別適合于網絡應用程序的開發[1]。本文通過Java語言中的Socket編程、JDBC、多線程以及圖形界面等相關技術來設計、實現了一個基于TCP協議的網絡聊天室系統。

關鍵詞：Java;Socket編程;多線程;網絡聊天室

一、聊天室所涉及到的理論知識

在開發聊天室系統時，考慮到界面以及功能的實現，涉及到的理論知識點如下：

（一）圖形界面

Swing是Java為圖形界面應用開發提供的一組工具包，是Java基礎類的一部分。Swing 包含了構建圖形界面（GUI）的各種組件，如： 窗口、標簽、按鈕、文本框等。Swing 提供了許多比 AWT 更好的屏幕顯示元素，使用純Java實現，能夠更好的兼容跨平臺運行[2]。

（二）Socket編程

網絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現數據的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。Socket實際上是計算機提供的一個通信端口，通常用來實現客戶端和服務器端的連接。當客戶端程序連接到服務器端程序時，也就建立了一個雙向通信連接，客戶端就可以訪問服務器上的資源，同時得到相應的服務。例如網絡上常用的telnet、ftp等協議都是基于Socket的服務器程序。

（三）多線程

一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以并發多個線程，每條線程并行執行不同的任務。Java支持多線程，因此用Java編寫的應用程序可以同時執行多個任務。考慮到服務器端可以同時給連接的多個客戶端提供服務，需要通過多線程來實現。

（四）JDBC

JDBC，Java Database Connective，是連接java程序和數據庫之間的橋梁。它實際上是Java語言訪問數據庫的一種規范，是一組標準的Java語言中的接口和類。使用這些接口和類，Java客戶端程序可以訪問各種不同類型的數據庫。考慮到網絡聊天室中聊天信息的持久保存，可通過JDBC來實現。

二、聊天室的設計

本文的聊天室系統采用C/S結構，C表示客戶端，S表示服務器端。C/S結構是目前較為流行的網絡系統開發結構，它可以充分利用兩端硬件環境的優勢，降低系統的通訊開銷。通信時，先由客戶端向服務器端發出連接請求，服務器端始終運行來提供服務。服務器啟動后，就會監聽網絡端口，一旦監聽到有客戶端請求，就會啟動一個服務線程來響應該客戶端，為該客戶端提供服務，同時繼續監聽服務器端口，再來一個客戶端還能繼續提供服務，以此類推，這樣服務器端可以同時為多個客戶端提供服務。

系統在設計時分為界面設計和功能設計。界面采用圖形界面，主要用到一些Swing組件并需要設計界面布局。客戶端包括登錄界面、主窗口界面。服務器端只有一個窗口界面。在設計功能時，客戶端具有的功能包括：發送聊天信息，顯示聊天記錄，上傳、下載文件、實時顯示聊天室在線人員列表、退出聊天室等。服務器端具有的功能包括：啟動服務器、接受客戶端的連接、啟動線程為客戶端提供服務、轉發信息（客戶端發送的聊天信息實際上是先發給服務器，然后由服務器再轉發給其他的客戶端）、統計連接到服務器的客戶端的個數、各自的信息，以及始終提供服務、繼續接收客戶端的連接、關閉服務等。本聊天室的功能模塊如圖1所示。

三、聊天室的實現

（一）服務器端的實現

在C/S結構的網絡程序中，服務器作為提供服務的進程，要始終提供服務，當它啟動后就等待客戶端的連接請求。通常一個服務器可以同時為多個客戶端提供服務，這可以通過多線程機制來實現。這種多線程的并行通信方式，可以極大提高服務器的資源利用效率，讓客戶端有更好的體驗。另外，客戶端與服務器端的通信通過Socket來實現，Socket是網絡上運行的兩個程序間雙向通信的一端，它既可以接收請求，也可以發送請求，利用它可以很方便地進行網絡數據傳輸。除此之外，服務器還需要存儲所有連接到它的客戶端，可通過集合類來存儲。這樣便于統計連接的客戶端的數量，同時實現消息的轉發。在轉發消息時，同時將消息存儲到數據庫中。

（二）客戶端的實現

在C/S結構的網絡程序中，客戶器作為請求的發出者，當向服務器端發出連接請求時，服務器給予響應。建立連接之后，客戶端就可以向服務器發送聊天消息，同時接收服務器轉發的消息。由于客戶端需要一直接收服務器轉發的消息，需要啟動一個線程來實現。客戶端在上傳、下載文件時，傳輸內容需要同發送、接收聊天消息區分開，可通過加個標識區分。在實時顯示在線人員列表時，同樣通過一個線程來實現。

四、結語

本聊天室圖形界面友好，具備聊天室基本的功能，雖然與QQ等聊天軟件尚有很大差距，但作為《Java高級編程應用》這門課的教學案例還是很不錯的。該聊天室系統綜合運用了圖形界面、多線程、網絡編程、JDBC等相關知識，是綜合程度較高的一個案例。通過該案例的開發，讓學生充分體會到所學知識的運用，進一步提高學生學習的興趣，教學效果良好。后續還可以繼續擴展該聊天室的功能，例如：實現私聊、添加頭像、添加表情等。

參考文獻：

[1]王素蘋.一種基于Java Swing的網絡聊天室的設計與實現.現代計算機：2012.07.

[2] https：//blog.csdn.net/xietansheng/article/details/72814531.

作者簡介：

王海燕（1982—），碩士，山東信息職業技術學院。