仿QQ聊天程序（java）
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java聊天程序
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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 |
|
| |
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 |
|
|
| |
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,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
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。
参考文献
1.石彦芳，李丹.《Oracle数据库应用与开发》.机械工业出版社，2013
2.耿祥义，张跃平.《Java面向对象程序设计》.清华大学出版社，2010
3.张海藩.《软件工程导论》(第5版).北京.清华大学出版社，2008
4.刘新.《Java开发技术大全》.北京.清华大学出版社，2009
5.明日科技 《Java经典编程300例》清华大学出版社 2012
6.梁建全 《你必须知道的261个Java语言问题》 人民邮电大学 2009
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