仿QQ聊天程序

转载请标明出处：牟尼的专栏 http://blog.csdn.net/u012027907

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：

图 1-1 客户端用例图

2）服务器：

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：

图2-1 客户端文件组织结构

B. 服务器：

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

图2-3 基于C/S的模式图

功能模块设计

1）客户端：

图2-4 客户端功能模块图

2)服务器：

图3-5 服务器功能模块图

数据库设计

1）概念结构设计

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	否	主键
qq	QQ号	number	5	否	外键
gno	群编号	number	5	否	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	否	主键
pwd	密码	Nvarchar2	10	否
sign	签名	Nvarchar2	30	是
photoID	头像编号	Number	2	否
nickname	昵称	Nvarchar2	10	否
sex	性别	Char	2	否	男或女
birthday	生日	Date		是
constellation	星座	Nvarchar2	60	是
bloodType	血型	Char	10	是	A、B、O、AB
diploma	学历	Nvarchar2	10	是
telephone	电话	Nvarchar2	15	是
email	电子邮件	Nvarchar2	20	是
address	所在地	Nvarchar2	20	是

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	否	主键
sname	组名	Nvarchar2	20	否
sdate	创建日期	Date		是	默认当前日期
qq	QQ号	number	5	否	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	否	主键
fqq	好友QQ	number	5		外键
fsno	所属分组号	Number	2	否	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	否	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	否	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	否	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	否	主键
gname	群名称	Nvarchar2	20	否
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。

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2.2详细设计

系统流程图

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,boolean sel,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

图 5-1 登录界面

图 5-2 登录界面

图 5-3 注册界面

图 5-4 找回密码界面

图 5-5 主界面

图 5-6 信息查看界面

图 5-7 聊天界面

图 5-8 消息记录界面

图 5-9 服务器登录界面

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,introw,boolean 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。

房X的总结：

这是第二次小组一起完成一个小项目，总体感觉相对个人完成比较轻松，而且完成的项目，比个人的更好，相互之间可以互相学习，可以看到别人的代码风格，和对同一问题的不同解决方法，每个人的设计思想，可充分展示每个人的优势，并通过相互学习，补充自己的知识不足之处，更快更好的学习知识。

高X的总结：

本次课程设计我做的是一部分界面设计，没啥核心技术，就是对一些组件使用的巩固，通过使用这些组件，加深了对一些常用组件的继承关系的理解，有些小问题还没有解决，但是以后会自己慢慢解决的。

总体而言，我们完成的聊天软件，较好的实现了预期的目标。

软件的优点：具有漂亮、友好的界面、功能较全，软件具有较好的架构设计，用户体验较好。软件的缺点：部分功能测试还不理想，有些功能还未实现。