基于Spring Boot框架的即时通信系统研究

摘要：基于Spring Boot框架设计即时通信系统能够提升设计效率、简化设计过程，这一框架在即时通信系统设计中的应用日益普遍。本文概述了Spring Boot框架的功能特点和运行原理，分析了即时通信系统设计的结构需求，并讨论了基于Spring Boot框架的即时通信系统设计思路。

关键词：Spring Boot框架；即时通信系统；系统设计

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.01.013

中图分类号：TP 311.52" " " " " " " " "文献标志码：A" " " " " " 文章编码：1672-7274（2025）01-00-03

Research on Instant Messaging System Based on Spring Boot Framework

ZHOU Fang

（Zeda Vocational and Technical College， Suqian 223802， China）

Abstract： Designing instant messaging systems based on the Spring Boot framework can improve design efficiency and simplify the design process. The application of this framework in instant messaging system design is becoming increasingly common. The article outlines the functional characteristics and operating principles of the Spring Boot framework， analyzes the structural requirements for instant messaging system design， and discusses the design ideas for instant messaging systems based on the Spring Boot framework.

Keywords： Spring Boot framework; instant messaging system; system design

即时通信系统是一种允许用户在不同设备之间发送和接收文本、音频、视频信息，具备实时聊天、文件传输、语音通话、视频通话等功能的基于互联网的实时消息传递平台[1]。应用Spring Boot框架开发即时通信系统既能简化Spring应用初始搭建、开发的过程，又能加速即时通信系统的更新换代。

1" "Spring Boot框架概述

1.1 功能特点

1.1.1 自动配置

传统的Spring应用开发往往要求开发人员编写大量的XML配置文件来定义Bean、配置数据源并进行事务管理。这显著增加了开发人员的工作量，不仅因工作烦琐容易出错，而且项目代码维护存在困难。

Spring Boot框架最大的功能优势体现在它能够通过自动配置本需开发人员编写的大量XML配置文件来减少开发人员的配置工作量，使开发人员能够更专注于业务逻辑的实现[2]。自动配置是Spring Boot的核心特性之一，它根据项目中添加的依赖项自动推断并配置待开发的应用。例如，当在项目中添加spring-boot-starter-web依赖时，Spring Boot框架会自动配置Tomcat作为内嵌的Web服务器，并设置好Spring MVC中的DispatcherServlet、视图解析器等相关组件。通过约定大于配置的方式，大部分应用配置都能够自动完成，提高了即时通信系统的开发效率。

1.1.2 高兼容性

Spring Boot作为一种高兼容性的开发框架，能够整合多种技术和功能，对开发人员在软件开发过程中的开发需求提供一站式的解决方案。框架中的Spring Data提供了统一的数据访问模板和仓库接口，支持JPA、MongoDB、Redis等多种数据库和NoSQL存储方案。这使得开发人员能够快捷实现数据的增删改查操作，而无须关心底层数据库的具体实现细节。Spring Security提供了用户认证、授权与加密等一系列安全模板，通过配置Spring Security，开发人员可以轻松在软件中实现用户登录、权限控制、数据加密等功能。Spring MVC可简化即时通信系统在Web层面的应用开发，它采用基于请求-响应模式的模型将Web应用划分为控制器、模型、视图等层次结构，允许开发者通过定义控制器来处理用户请求，通过视图来展示用户界面，并通过模型来管理用户数据。

1.2 运行原理

Spring Boot框架自动配置功能的实现依赖于其“约定大于配置”的运行原理。这一运行原理在于设置约定好的自动化配置模式优先于人力配置在软件与系统的开发中发挥作用。框架已经为系统开发过程中可能遇到的常见需求预设了默认配置，开发人员可以选择直接使用这些默认配置信息。而当开发人员需要实现特殊功能或满足特定需求时，他们仍然可以通过显式配置来覆盖默认配置。大量使用的默认配置能够辅助基于Spring Boot框架设计出的即时通信系统在系统测试和被接手时更高效地完成测试和交接。

2" "即时通信系统结构需求

即时通信系统一般包括客户端、服务器和数据库三部分，系统的各种功能都依托于这三部分结构而运行[3]。

客户端在即时通信系统中属于前端，其中的用户界面（UI）模块作为用户与系统交互的窗口展示直观易用的操作界面，并初步处理用户输入的多样化信息，使其归一化或分类成易于统一传输到后端服务器或数据库中进行储存的格式统一、类型明确的信息[4]。客户端的通信模块通过高效的通信协议与后端服务器进行实时数据交互，依据用户的操作请求和数据输入发送并接收消息。

服务器分为消息服务器、存储服务器和用户管理服务器三类。消息服务器通过优化路由算法和传输协议，确保每一条消息均能实时、准确地从发送端传递到接收端。存储服务器承担着存储海量用户数据和消息记录的任务，一般采用高效的存储架构和数据检索技术为用户提供便捷的历史消息和联系人信息查询服务。用户管理服务器负责用户的身份验证和权限管理，通过严格的认证机制和访问控制策略确保系统的安全性和稳定性，只允许合法注册且行为正常的用户访问系统资源。

数据库在即时通信系统中的结构作用则在于存储用户的用户名、密码、联系方式等基本信息，为服务器提供用户信息查询和验证服务。

3" "基于Spring Boot框架的即时通信系

统设计

3.1 系统架构思路、编码风格与模式选择

Spring Boot框架在即时通信系统设计中主要起到开发系统核心功能的作用，框架集成了大量常用的库和工具，极大简化了项目的搭建和配置过程。

在架构系统过程中，可在耦合Spring容器并内嵌Tomcat服务器的Spring Boot框架下便捷地创建Maven工程，定义pom.xml文件引入所需的库和工具，从而免去手动下载和配置的烦琐过程，提升即时通信系统的开发效率。

Restful是一种基于HTTP的Web服务架构风格，能够通过使用统一的接口定义方式将不同的操作映射到GET、POST、PUT、DELETE等不同的HTTP请求方法上而使接口更加清晰、易于理解和使用，且还具有支持数据JSON或XML序列化、方便前后端之间的数据交换的优势。在Spring Boot框架支持下使用Restful风格的编码既能够将系统的接口风格简洁化，又能够优化即时通信系统客户端与后端服务器的数据交换过程。

基于Spring Boot框架的即时通信系统可以使用MVC（Model-View-Controller）开发模式来构建系统服务端。MVC是一种将业务逻辑、数据和界面显示分离的软件设计模式，它使得应用程序的各部分得以独立开发、测试和维护。在Spring Boot中，可以通过配置控制器（Controller）、服务层（Service）和数据访问层（DAO）来实现MVC模式[5]。

3.2 系统结构设计

3.2.1 客户端设计

依据即时通信系统用途的不同，其客户端架构有包括原生应用（如Android、iOS）、Web应用（如React、Vue.js、Angular）或混合应用（如Cordova、React Native）等在内的多种选择。在依据即时通信系统的使用环境和具体使用需求选定客户端架构形式后，可以将能够被Spring Boot框架集成的WebSocket作为从客户端到服务器的通信协议，其支持全双工通信的特性使得客户端和服务器之间能够安全可靠地实时交换数据。考虑到即时通信系统功能的多样性，客户端可能还需要通过Restful API与服务器进行非实时通信，因此在利用Spring Boot框架设计即时通信系统的客户端时，还可使用Spring MVC模式创建Restful API。

3.2.2 服务器设计

常规的即时通信系统服务器设计常选用基于Spring Boot的MVC架构，并与客户端相配合使用Spring WebSocket实现WebSocket通信、采用HTTP创建Restful API实现非实时通信。除与客户端配合进行的服务器设计外，服务器结构本身还需通过结合数据库或缓存系统构建数据持久化机制，以便在重启或故障恢复后能够保留用户数据和会话信息。在利用Spring Boot框架设计服务器的过程中，可以使用Spring Data JPA、MyBatis等库来简化与服务器数据持久化需求相联系的数据库操作。若所需构建的即时通信系统是一类大型系统，日常使用时通信强度大、频率高，则服务器设计还需要考虑负载均衡和扩展性。在Spring Boot框架中，可以使用Spring Cloud来构建微服务架构，并通过Eureka、Ribbon等组件实现负载均衡。

3.2.3 数据库设计

基于Spring Boot框架的数据库设计首先须明确即时通信系统数据库所要包含的数据类型。从即时通信系统的结构需求和一般功能来看，数据库设计应包括用户注册、登录和身份验证等用户信息库、涉及联系人关系管理的联系人信息库和群聊信息框、存储与查看聊天消息所需的聊天信息库等。可依据这些库的性能需求，合理进行数据库选型。

即时通信系统数据库的概念结构设计是将用户需求抽象为信息结构的过程。该过程涉及用户、联系人关系、消息、群组等多个概念实体，各实体之间又存在着复杂的关系，因此需通过E-R图等工具来描述这些关系形成概念模型。

即时通信系统数据库的逻辑结构设计是指在完成概念结构设计后，将概念模型转换为某个具体的数据库管理系统所支持的数据模型的过程，当前的即时通信系统数据库逻辑设计多采用关系数据模型来描述这些数据，将概念模型中的信息转化为字段，并对数据进行一定的完整性约束。在Spring Boot项目中，数据模型通常使用Java类来表示。每个类对应一个概念实体，类的属性对应实体的属性，类之间的关系则通过关联、聚合或组合等面向对象编程中的概念来体现。

即时通信系统数据库的物理结构设计则是确定数据库在物理设备上的存储结构和存取方法的过程。这项设计工作要求开发者妥善处理索引的数量与大小问题，并采用分区或分片技术将数据分散到多个数据库或表中以应对数据量增大给系统性能带来的不利影响。在Spring Boot框架下可以通过配置ORM框架或直接使用原生SQL来实现索引创建与使用。

3.3 功能模块设计

（1）用户管理模块：负责用户注册、登录、个人信息管理等功能。

（2）好友管理模块：负责好友添加、删除、查找、分组等功能。

（3）群组管理模块：负责群组创建、加入、退出、消息发送等功能。

（4）消息处理模块：负责消息的接收、解析、存储、转发等功能。

（5）离线消息处理模块：负责离线消息的存储和推送功能。

（6）通知模块：负责发送系统通知，如好友请求、新消息通知等。

3.4 系统安全设计

在即时通信系统的设计中，为确保通信的安全性，客户端的程序设计往往需要实现用户认证和授权机制，服务器设计和数据库设计则需关注防止SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）、跨站请求伪造（CSRF）等安全问题。在基于Spring Boot框架设计的即时通信系统中，可将底层安全框架选型为Spring Security，其安全保障机制如图1所示。

这一安全框架能够提供表单认证、OAuth2、JWT等机制确保系统只允许已注册并经过验证的用户访问。而使用Spring Security提供的XSS、CSRF等防护机制，也可通过对用户输入进行清理和转义等方式防御即时通信系统运行过程中受到跨站脚本攻击和跨站请求伪造的威胁。

4" "结束语

基于Spring Boot框架的即时通信系统在设计时能够简化开发人员的开发过程，系统成型后的界面与接口也相对简洁，系统性能较优，安全性能较强，展现出Spring Boot框架在即时通信系统设计中的广阔前景。■

参考文献

[1] 欧阳俊强．关于即时通信系统的研究与实现[J]．信息通信，2017（1）：208-209．

[2] 滕向宇．基于JAVA的即时通信系统设计与实现[J]．中国管理信息化，2017，20（11）：153-154．

[3] 唐小玲．Spring Boot代码自动生成系统设计[J]．信息技术与信息化，2023（1）：77-80．

[4] 赵晟．基于XMPP协议的即时通信系统设计和实现[J]．信息记录材料，2023，24（10）：160-162．

[5] 崔杰，徐浩，丁月华，等．跨协议的企业分布式即时通信系统的设计与实现[J]．计算机应用，2009，29（10）：2655-2658．

作者简介：周" 方（1986—），女，汉族，江苏宿迁人，讲师，本科，研究方向为计算机软件及计算机应用。