用JAVA实现的基于TCP协议的网络聊天室

王海燕 郭元颖

摘 要：Java是Sun公司推出的新一代面向对象的程序设计语言，由于它与生俱来的一些特性，例如： 面向对象、平台无关、 多线程、 高度安全性等等，使得它特别适合于网络应用程序的开发[1]。本文通过Java语言中的Socket编程、JDBC、多线程以及图形界面等相关技术来设计、实现了一个基于TCP协议的网络聊天室系统。

关键词：Java;Socket编程;多线程;网络聊天室

一、聊天室所涉及到的理论知识

在开发聊天室系统时，考虑到界面以及功能的实现，涉及到的理论知识点如下：

（一）图形界面

Swing是Java为图形界面应用开发提供的一组工具包，是Java基础类的一部分。Swing 包含了构建图形界面（GUI）的各种组件，如： 窗口、标签、按钮、文本框等。Swing 提供了许多比 AWT 更好的屏幕显示元素，使用纯Java实现，能够更好的兼容跨平台运行[2]。

（二）Socket编程

网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket实际上是计算机提供的一个通信端口，通常用来实现客户端和服务器端的连接。当客户端程序连接到服务器端程序时，也就建立了一个双向通信连接，客户端就可以访问服务器上的资源，同时得到相应的服务。例如网络上常用的telnet、ftp等协议都是基于Socket的服务器程序。

（三）多线程

一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。Java支持多线程，因此用Java编写的应用程序可以同时执行多个任务。考虑到服务器端可以同时给连接的多个客户端提供服务，需要通过多线程来实现。

（四）JDBC

JDBC，Java Database Connective，是连接java程序和数据库之间的桥梁。它实际上是Java语言访问数据库的一种规范，是一組标准的Java语言中的接口和类。使用这些接口和类，Java客户端程序可以访问各种不同类型的数据库。考虑到网络聊天室中聊天信息的持久保存，可通过JDBC来实现。

二、聊天室的设计

本文的聊天室系统采用C/S结构，C表示客户端，S表示服务器端。C/S结构是目前较为流行的网络系统开发结构，它可以充分利用两端硬件环境的优势，降低系统的通讯开销。通信时，先由客户端向服务器端发出连接请求，服务器端始终运行来提供服务。服务器启动后，就会监听网络端口，一旦监听到有客户端请求，就会启动一个服务线程来响应该客户端，为该客户端提供服务，同时继续监听服务器端口，再来一个客户端还能继续提供服务，以此类推，这样服务器端可以同时为多个客户端提供服务。

系统在设计时分为界面设计和功能设计。界面采用图形界面，主要用到一些Swing组件并需要设计界面布局。客户端包括登录界面、主窗口界面。服务器端只有一个窗口界面。在设计功能时，客户端具有的功能包括：发送聊天信息，显示聊天记录，上传、下载文件、实时显示聊天室在线人员列表、退出聊天室等。服务器端具有的功能包括：启动服务器、接受客户端的连接、启动线程为客户端提供服务、转发信息（客户端发送的聊天信息实际上是先发给服务器，然后由服务器再转发给其他的客户端）、统计连接到服务器的客户端的个数、各自的信息，以及始终提供服务、继续接收客户端的连接、关闭服务等。本聊天室的功能模块如图1所示。

三、聊天室的实现

（一）服务器端的实现

在C/S结构的网络程序中，服务器作为提供服务的进程，要始终提供服务，当它启动后就等待客户端的连接请求。通常一个服务器可以同时为多个客户端提供服务，这可以通过多线程机制来实现。这种多线程的并行通信方式，可以极大提高服务器的资源利用效率，让客户端有更好的体验。另外，客户端与服务器端的通信通过Socket来实现，Socket是网络上运行的两个程序间双向通信的一端，它既可以接收请求，也可以发送请求，利用它可以很方便地进行网络数据传输。除此之外，服务器还需要存储所有连接到它的客户端，可通过集合类来存储。这样便于统计连接的客户端的数量，同时实现消息的转发。在转发消息时，同时将消息存储到数据库中。

（二）客户端的实现

在C/S结构的网络程序中，客户器作为请求的发出者，当向服务器端发出连接请求时，服务器给予响应。建立连接之后，客户端就可以向服务器发送聊天消息，同时接收服务器转发的消息。由于客户端需要一直接收服务器转发的消息，需要启动一个线程来实现。客户端在上传、下载文件时，传输内容需要同发送、接收聊天消息区分开，可通过加个标识区分。在实时显示在线人员列表时，同样通过一个线程来实现。

四、结语

本聊天室图形界面友好，具备聊天室基本的功能，虽然与QQ等聊天软件尚有很大差距，但作为《Java高级编程应用》这门课的教学案例还是很不错的。该聊天室系统综合运用了图形界面、多线程、网络编程、JDBC等相关知识，是综合程度较高的一个案例。通过该案例的开发，让学生充分体会到所学知识的运用，进一步提高学生学习的兴趣，教学效果良好。后续还可以继续扩展该聊天室的功能，例如：实现私聊、添加头像、添加表情等。

参考文献：

[1]王素苹.一种基于Java Swing的网络聊天室的设计与实现.现代计算机：2012.07.

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

作者简介：

王海燕（1982—），硕士，山东信息职业技术学院。