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仿QQ聊天程序(java) 整体思路与操作手法

发布时间:2017-11-16 18:06:25
一、设计内容及要求1.1综述A.系统概述我们要做的就是类似QQ这样的面向企业内部的聊天软件,基本功能和QQ类似。首先,系统分为两大部分,第一部分是客户端,是用户使用的部分,第二部分就是服务器,所有的客户端都是通过服务器来进行用户身份验证及聊天转接的。客户端提供主要的界面及服务请求 ...

仿QQ聊天程序(java) 整体思路与操作手法

一、设计内容及要求

1.1综述

A.系统概述

我们要做的就是类似QQ这样的面向企业内部的聊天软件,基本功能和QQ类似。首先,系统分为两大部分,第一部分是客户端,是用户使用的部分,第二部分就是服务器,所有的客户端都是通过服务器来进行用户身份验证及聊天转接的。客户端提供主要的界面及服务请求,如:登录界面、注册界面、找回密码界面、主窗体界面、聊天界面、信息查看界面等。客户端主要提供服务请求界面,核心的业务逻辑处理主要由服务器提供,并向客户端发送请求的结果。同时,服务器要能提供服务的开启、关闭功能及查看在线人数及客户端登录日志。

人员组成及分工

张XX(组长):负责整体的架构设计、后台数据库及通信部分。

房 X(组员):聊天界面、注册界面、登录界面、找回密码、及其业务逻辑。

高 X(组员):主窗体界面、信息查看及其业务逻辑。

B.要求

1).小组成员必须按时完成各自的任务。

2).设计上与技术上有问题的先自行解决(看书、上网查),如不能解决的集体讨论解决。有其它的问题及时提出来!

3).必须写文档(写把各自模块的整体设计用UML图或Viso画的图(尽量不要只是简单的语言叙述)表达出来),学会用面向对象的思想来来设计,采用模块化的思想分解模块。(设计原则与设计模式能用的用)

4).每个类必须有类说明,每个函数也必须有函数说明,函数的具体设计也必须有必要的注释。

5).如果不能遵守规定或要求的可以提前退出,不强留。

(注:即使不会写代码,也没关系,只要一能用UML图或其他的图等表达出自己的设计思想及具体的实现设计也行)

C.开发环境

运行环境:Myeclipse集成开发环境,jdk 1.6版本。

使用语言:Java语言。

使用数据库:Oracle数据库。

 

 

1.2需求分析

需求背景

即时通信软件为我们提供了诸多的方便,使我们逐步享受信息时代的便捷。大家最熟悉的即时通信软件就是QQ了,因为它几乎已经融入了我们每个人的日常生活。没有了QQ,没有了手机,我们或许真的“活不了了”。由此可见,生活在信息时代的人们对即时通信、聊天软件有巨大的需求,这样的软件也将为我们节省大量的时间和金钱,或许还能成为我们发家致富的工具,比如:产品的推介、售后服务及技术交流等。

    然而,既然已经有了QQ如此强大的即时通信软件,我们再去做这样的软件还有什么竞争力吗?QQ已经深入人心,要想再去做可能没有任何竞争力。此时,我们可以换一个角度,调整用户对象。如今,企业内部信息在这个信息时代就是金钱,尤其是一些大企业的内部信息,如果这些信息泄露,可能会造成巨大的经济损失,甚至将导致企业破产。但是,为了便捷企业员工之间的交流,做这样的一个企业内部即时通信、聊天软件还是很有市场的。我们的目标就是做的像QQ,但面向企业内部使用。

      企业内部为了方便员工之间便捷的交流,需要开发一款适合企业内部员工进行即时通信的软件,这样的软件既满足了企业内部员工之间便捷的交流,同时,也防止企业内部信息的外流,开发这样一块面向企业内部的即时通信软件,对于企业来说获益良多。

       在开发这款软件时,为了使习惯了使用QQ的用户,更加方便的使用本软件,我们将很大程度上,模仿QQ的用户界面设计,以适应用户的使用习惯,方便用户使用。

 

功能需求

 

 

1)客户端:提供登录、主窗体及聊天等界面及对应的业务逻辑,向服务器发送相应的服务请求,并接受相应的处理结果。客户端是轻量级的软件,只负责链接远程服务器,并发出相应的服务请求,并不进行核心业务逻辑的处理。具体的处理交给服务器,而客户端只接收服务器处理的结果并显示给用户。

2)服务器:监控登录信息及在线用户信息,接收客户端的服务请求,并做相应的处理,然后将处理结果发送给客户端。服务器负责处理核心的业务逻辑,并负责连接数据库,保存和读取数据。因此,服务器端设计的好坏也直接影响即时通信软件的质量。

 

用例描述

1)客户端:

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                                                                                       图 1-1 客户端用例图

2)服务器:

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                                                                           图 1-2 服务器端用例图

 

二、设计原理及方案

2.1总体设计

系统架构设计

1)采用MVC架构模式

客户端:

A.   包view(视图、界面层):只负责界面的显示。

B.   包business(业务逻辑层):核心业务的处理。

C.   包data  (数据访问层):读写数据、接收发送数据。

服务器:

A. 包view(视图、界面层):只负责界面的显示。

B. 包business(业务逻辑层):核心业务的处理。

C. 包data  (数据访问层):读写数据、接收发送数据。

 

 

2)           文件组织

A.     客户端:

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图2-1 客户端文件组织结构

B.     服务器:

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图2-2 服务器文件组织结构

3)             采用基于网路的三层C/S模式

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图2-3 基于C/S的模式图

功能模块设计

1)客户端:

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图2-4 客户端功能模块图

 

2)服务器:

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图3-5 服务器功能模块图

数据库设计

1)概念结构设计

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   图 2-6 数据库实体E-R图

2)逻辑结构设计

用户表(QQ号、密码、签名、头像编号、昵称、性别、生日、星座、血型、学历、电话、邮箱、所在地)

分组表(组号、组名、创建时间、QQ号)

好友表(好友QQ号、QQ号、所属分组号、添加时间、是否上线)

聊天记录表(记录编号、发送者QQ号、接受者QQ号、发送时间、信息编号)

聊天内容(信息编号、内容、字体类型、字体大小、字体颜色)

登录信息表(登录编号、登录IP、端口号、登录时间、是否在线、QQ号)

QQ群(群编号、群名称、创建时间)

用户与群关系(关系编号、QQ号、群编号)

3)表结构设计

表 2-1 用户与群关系(User_Group)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

ugno

关系编号

Number

2

主键

qq

QQ号

number

5

外键

gno

群编号

number

5

外键

 

表 2-2 用户信息表(UserInfo)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

qq

QQ号

number

5

主键

pwd

密码

Nvarchar2

10

 

sign

签名

Nvarchar2

30

 

photoID

头像编号

Number

2

 

nickname

昵称

Nvarchar2

10

 

sex

性别

Char

2

男或女

birthday

生日

Date

 

 

constellation

星座

Nvarchar2

60

 

bloodType

血型

Char

10

A、B、O、AB

diploma

学历

Nvarchar2

10

 

telephone

电话

Nvarchar2

15

 

email

电子邮件

Nvarchar2

20

 

address

所在地

Nvarchar2

20

 

 表 2-3分组信息表(Subgroup)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

sno

组号

Number

2

主键

sname

组名

Nvarchar2

20

 

sdate

创建日期

Date

 

默认当前日期

qq

QQ号

number

5

外键

 表 2-4好友信息表(Friends)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

Fno

编号

Number

2

主键

fqq

好友QQ

number

5

 

外键

fsno

所属分组号

Number

2

外键

fdate

添加日期

Date

 

 

 

Fstatus

是否在线

number

2

 

 

qq

本人QQ

number

5

 

外键

 表 2-5聊天记录表(ChatInfo)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

cno

记录编号

number

2

 

主键

csendqq

发送者QQ

number

5

 

外键

creceiveqq

接受者QQ

number

5

 

外键

cdate

发送日期

TimeStamp

 

 

 

tno

信息编号

Number

3

 

外键

 

 表 2-6信息表(Text)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

tno

信息编号

Number

3

主键

tcontext

内容

Nvarchar2

200

 

 

tfonttype

字体类型

Nvarchar2

10

 

 

tfontsize

字体大小

Number

5

 

 

tfontcolor

字体颜色

Nvarchar2

5

 

 

 表 2-7登录信息表(Login)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

lno

登录编号

Number

5

主键

lip

登录IP

Nvarchar2

20

 

 

lport

端口号

Number

5

 

 

ldate

登录日期

Date

 

 

 

lstatus

是否在线

Number

1

 

1 or 0

lqq

QQ号

number

5

外键

 表 2-8 QQ群信息(GroupTable)

字段名称

说明

字段类型

字段长度

是否为空

约束

gno

群编号

Number

5

主键

gname

群名称

Nvarchar2

20

 

gdate

创建日期

date

 

 

 

 

通信协议设计

计算机之间传送数据由两种,即TCP通信和UDP通信。TCP是可靠的面向连接的通信协议,二UDP是不可靠的面向无连接的通信协议。

1)基于TCP的通信

在进行登录用户验证、添加好友、删除好友等操作时,采用基于TCP的通信协议。

2)基于UDP的通信

基于UDP通信的基本模式:

(1)将数据打包,称为数据包(好比将信件装入信封一样),然后将数据包发往目的地。

      (2)接受别人发来的数据包(好比接收信封一样),然后查看数据包中的内容。

       在进行用户聊天时,采用基于UDP的通信协议。

缓存数据设计

1) 用户信息Bean

 为了保存用户及好友的个人信息,此处设计用户信息缓存数据,当用户登录时,将用户个人及好友的基本信息保存,以备用户查询,就不用再次连接数据库获取了。

 UserInfoBean类:保存用户QQ号、昵称、签名、血型、地址等信息。

2) 消息信息Bean

 用户在进行聊天时,需要传递必要的信息,此处的消息Bean数据结构就是存储收发用户的QQ号、IP地址、消息内容、字体大小、字体颜色、字体类型等信息。

  Message类:保存收发用户的QQ号、IP地址等信息

2.2详细设计

系统流程图

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图 2-7 系统流程图

设计模式使用

1)中介者模式:

所有的用户都通过服务器进行通信,服务器其中介的作用。

2)观察者模式:

  当有用户登录时,会通知其他在线好友,其他好友及时修改此用户的在线状态。

通信协议的实现

2.1.3.1基于TCP的通信

在进行登录用户验证、添加好友、删除好友等操作时,采用基于TCP的通信协议。

A.客户端TCP通信设计

  设计ClientToServer类,该类实现了Runnable接口,是一个线程

主要方法:

[1] boolean sendLoginInfoToServer(User u) :登录请求。

[2] void getProgerties():获取配置文件中的服务器IP地址信息。

[3] void logout(): 下线,通知服务器该用户下线。

[4]inttoRegister(UserInfoBean user):新用户注册,返回QQ号。

[5] void noticeUpdate():通知刷新好友信息。

B. 服务器TCP通信设计

1)设计ServerThread线程类:处理用户连接服务器请求,并为其启动单独的服务(Server)线程。

主要方法:

[1] void run(): 重写线程类Thread的方法,不断的等待客户端的连接请求。

[2] void pauseThread():暂停服务。

[3] void reStartThread():恢复服务。

2)设计Server线程类:处理每个上线用户个各种服务请求。

主要方法:

[1] void run():不断的等待用户的请求信息,并判断请求类型。

[2] void login():处理用户登录。

[3] void registerNewUser():处理注册新用户

[4] void queryUser():处理查询用户。

[5] void addFriend():添加好友。

[6] void deleteFriend():删除好友。

[7] void updateOwnInfo():更新自己的信息。

[8] void logout():下线。

[9] void queryFriend():查询好友信息。

2.1.3.2基于UDP的通信

在进行用户聊天时,采用基于UDP的通信协议。

A.客户端UDP通信设计

  设计ClientToServerThread线程类:负责UDP通信。

主要方法:

[1]void run():循环等待监听发来的数据。

[2]void getPropertieInfo():获取通信的服务器的IP地址及本机通信端口。

[3]void sendData(byte buffer[]):发送数据。

[4]void Object ByteToObject(byte[] bytes):将Byte数据转为Object类型。

[5]void ObjectToByte(Object obj):将Object型数据转为Byte型。

[6]void closeSocket():关闭收发数据报套接字。

B. 服务器UDP通信设计

设计ClientToServerThread线程类:负责UDP通信,主要是转发用户发送的信息,并保存用户的聊天记录。

主要方法:

[1]void run():循环等待监听发来的数据。

[2]void getPropertieInfo():获取通信的服务器的IP地址及本机通信端口。

[3]void sendData(byte buffer[]):发送数据。

[4] void Object ByteToObject(byte[] bytes):将Byte数据转为Object类型。

[5]void ObjectToByte(Object obj):将Object型数据转为Byte型。

[6]void closeSocket():关闭收发数据报套接字。

数据访问层的实现

2.1.4.1 打开数据库连接类(ConnectionFactory)

[1]void getPropertiesInfo():从配置文件中获取数据库连接信息。

[2]Connection getConnection():打开数据库连接。

2.1.4.2 关闭数据库连接类(DbClose)

[1]void getPropertiesInfo():从配置文件中获取数据库连接信息。

[2]void close(Connection conn):关闭数据库连接。

[3]void close(PreparedStatement pre):关闭数据库语句

[4]void close(ResultSet rs):关闭结果集

[5]voidclose(Connection conn, PreparedStatement pre, ResultSet rs)

2.1.4.3 数据操作类(Dml)

[1]void insert(UserInfoBean user):增加新用户,插入信息。

[2]void update(UserInfoBean user):更新用户信息。

[3]void delete(int qq):删除信息。

界面层的实现

2.1.5.1登录界面

JLoginFrm登陆窗体主要用于用户登陆,注册和找回密码。

内部类:

BackgroundPanel 继承于JPanel主要用于设置窗体背景图片

主要函数:

1.actionPerformed(ActionEvent e)主要对窗体的按键监听

2.JLoginFrm()构造函数,控件的初始化。

 

2.1.5.2注册界面

JRegisterFrm继承与JFrame主要用于用户基本信息的注册。

主要函数:

1. Void setDay()根据不同的年份和月份设置天数

2.String getBir()以1-1月-2014形式得到用户的生日

3.getUserInfo()得到用户的所有信息

2.1.5.3 聊天界面

ChatPanel主要用于用户间的聊天通信

主要函数:

1、setMessage()设置当前显示所有会话的面板,不可编辑

2、setSendMessage()设置当前发送消息的面板,可编辑

3、sendMessage()发送消息,讲发送消息面板的内容发送到会话面板            和对方。

4、sendFile()传输文件

5、sendImage()发送图片

6、startShake()发送震动消息

2.1.5.4 主界面

主界面的主要内容有QQ头像设置,包括昵称、QQ号、签名的显示,用户登录状态设置,还有好友列表显示,像这些创建好友列表所需要的信息是从服务端获得的;还有一些辅助界面,比如查看好友资料或者查看自己的资料界面,查找好友界面,添加好友界面等。

源码中的一些主要类及类中的主要方法及其作用:

1.ColorConvertOp类:这个类主要负责颜色转换的

[1] public ImageIcon getGrayPicture(String path)//该方法获取图片路径,将转换后的灰色ImageIcon返回。

[2] public class CombListRenderer extends JLabelimplements       2.ListCellRenderer//该类个性化设置combobox的单元格属性

[1] publicComponent getListCellRendererComponent(JList list,Object obj,int row,booleansel,booleanhasFocus)   

//该方法是重写了ListCellRenderer中的getListCellRendererComponent,返回了一个自定义的Component

3、public class findFriendFrm extends JFrame

//该类负责查找好友界面

[1] public String getName()//获得找到好友的昵称或者QQ号

[2] public class InformationFrm extends JFrame

//该类负责显示好友信息的界面

2.1.5.5 用户信息界面

  好友信息界面主要是将从服务端读取的好友的个人信息显示出来。

[1] publicInformationFrm(UserInfoBean userInfo)

//在该构造方法中必须传入一个UserInfoBean 的对象,此对象中包含了好友的所有信息

[2] public class selectGroupFrm extends JFrame

//该类负责显示添加好友的一个界面

 三、实现效果

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图 5-1 登录界面

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图 5-2 登录界面

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图 5-3 注册界面

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图 5-4 找回密码界面

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图 5-5 主界面        

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 图 5-6 信息查看界面

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图 5-7 聊天界面

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图 5-8 消息记录界面

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图 5-9 服务器登录界面

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图 5 – 10 服务器管理界面

 

四、技术难点与解决方案

4.1通信模块

在通信模块,我们既使用了基于TCP的通信协议,也使用了基于UDP的通信协议,在登录验证、添加好友等通信部分,我们采用了基于TCP的通信协议,在聊天时,我们采用了基于UDP的通信协议,将两种协议都进行了相应的练习。  

4.2数据库模块

  在数据库建模时,使用了多张表来存储数据,使其达到了第三范式,虽然,查询数据的时候可能会涉及多个表的嵌套查询,但每个表很单一,扩展灵活。

4.3界面模块

4.3.1 登录界面

登陆界面主要使用到自定义最大化,最小化和关闭按钮,允许鼠标点击窗体拖动。对输入的字符进行判断设置,只允许QQ号码输入数字。使用setUndecorated(true);

setResizable(false);设置去除边框,和不允许改变窗体大小。使用addKeyListener()函数判断字符输入只允许输入数字,使用addMouseMotionListener()方法来允许鼠标点击任何地方拖动窗体。

4.3.2 主机界面

对一些组件的使用,如在好友显示列表中需要用到:JTree和JTabbedPane

右键好友时会弹出好多菜单需要用到:JMenuItem,JMenu和JPopupMenu在显示登录状态时需要用到:ComboBox但是系统默认的组件外观往往达不到我们的审美要求,所以我们要对它们的外观进行个性化设置,所以我们要对其进行重绘,以下是具体实现方法:重写BasicTreeUI 中的setLeftChildIndent和setRightChildIndent方法,以达到对齐父子节点,重写了DefaultTreeCellRenderer和DefaultMutableTreeNode来设置JTree带图片显示节点,并且给节点增加了一些我们需要的东西,重写ListCellRenderer   中的Component getListCellRendererComponent(JList list,Object obj sel,boolean hasFocus)增加在ComboBox显示图片的效果。

头像灰色显示效果:还有一些图片处理效果的技术,如QQ头像去色处理(灰色头像),其中主要原理就是将头像图片中的像素数组取出来,利用一定的颜色变换公式对其颜色进行变换以达到灰显效果。主要实现代码见public classColorConvertOp中的 static public ImageIcon getGrayPicture(String path)throws IOException方法

五、总结

张的总结:

  通过这次聊天程序课程设计,又有了许多收获。最初,本来打算做大四学长的“我校淘”网站,但,后来通过与大四学长的交流、沟通,他说三周的时间太短了,因为我们之前没有接触过Java Web方面的知识,所以时间不够,因此,先学习这方面的的知识。

   聊天软件,是我之前一直想完成的一个小软件,但没有机会去做,这次有机会做,我决定把它做好,做的像QQ一样。刚开始,对于网络通信、数据库连接及操作这部分,我们之前没练习过,因此,对于整体的设计都很难把握,我们参考了部分书籍,大概了解了其原理,之后就是确定需求,虽然我们对QQ都很熟悉,也都基本了解其大概需求,但在实际设计时,很多需求方面东西都是看不见的,必须自己查资料、思考、练习才能发掘。然后就是总体设计及人员分工,这一步也很关键,如何协调每个人,如何发挥每个人的优势,这需要很多工作。

  在整体设计完成后,我们考虑先开发出简单的聊天软件,然后逐步细化,因此,在详细设计时,我们简化了一些东西,先开发出一个基本原型,用以验证技术并进一步明确需求。然后,对部分技术进行改进和细化,最后,再次基础上不断的迭代进行,由于我们的水平有限,我们最初的设计并不一定是好的设计,只有不断的试验和改进,才能开发出好的软件,当然,前期的整体架构设计非常重要,这将很大程度上决定软件的质量和适应需求变更的能力。总之,在试验与改进中,我们学到了很多东西,不光是技术,还有合作。

原标题:仿QQ聊天程序(java) 整体思路与操作手法

关键词:JAVA

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