小成开发日记---利用Qt/C++实现基于Udp协议的网络聊天室（分服务端和客户端的开发【轻聊v1.0.1】)
作者：小成Charles
原创作品
转载请标注原创文章地址：https://blog.csdn.net/weixin_42999453/article/details/112363393
一、引言
最近一直在联系网络通信的项目，一开始准备使用纯C/C++去写服务器的，虽说这样效率很高，但是写起来超级麻烦啊，第一个C/S项目，我就利用Qt的Qnetwork模块去编写了，话说我中学的梦想就是能够自己做一个社交软件，最近开启了名为“轻聊”的项目，今年要考研，也不知道能写到多少…话不多说，上一下轻聊v1.0.1客户端的的截图；
（ps:界面很丑，只是实现了功能，下一步将继续完善功能和界面）
二、功能实现
目前实现了最基本的功能：
- 登录服务器
- 退出服务器
- 实时更新当前服务器在线的所有用户
- 双击用户列表可实现发送消息给指定用户
三、设计思路
我对服务器的设计思路毫无头绪，都是想到什么写什么，虽然功能都能实现，但是性能低，后期会继续完善优化。
项目实现分为客户端和服务端，服务端在linux环境下运行，众所周知服务器是不带界面的。客户端在登录，退出，发送消息等等需要和服务器交互的数据统一是通过Json数据包传送，这样方便管理和提供接口等等。
服务端收到json数据包消息后会将json数据传送给sendServer.h,这个类是专门用来解析json数据包并将解析后的结果传送给相应的客户端，这里我就是创建了两个类，一个送来接收消息一个用来发送消息，这样做的目的是方便代码管理以及高性能做准备。
客户端就简单点，只要对接收到的消息进行处理分析就可，后面代码分析会讲解。
由于本项目是基于UDP协议的，也就是面向无连接的，这样收发消息很方便，但是这样的话对用户登录和下线的处理比较麻烦，在这里虽然也解决了，但是后期还是将会利用TCP协议进行登录连接，UDP进行收发消息，据说腾讯QQ就是这种模式。
这里我对我项目的大致逻辑画了一个图，方便大家理解！
四、客户端代码讲解
（1）登录和退出的代码块，
登录和退出的实现就是点击绑定端口和解除绑定，这时候如果你点击绑定端口，你就会给服务器发送一个json数据包，其中键“way”对应的值就是“log”,相反对应的值就是“quit”,同时这里点击接触绑定的同时会把当前在线列表清空
void MainWindow::on_actBind_triggered()
{
//开始绑定 就是上线
quint16 port=ui->editPort->text().toUInt();
QString serverAddrEdit=ui->serverAddr->text(); //目标IP
QHostAddress serverAddr(serverAddrEdit);
quint16 ServerPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标port
if (udpSocket->bind(port))//绑定端口成功
{
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText("**已成功绑定");
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText("**绑定端口："
+QString::number(udpSocket->localPort()));
QJsonDocument document=logOrQuit("log");
QByteArray jsonArry=document.toJson(QJsonDocument::Compact);
udpSocket->writeDatagram(jsonArry,serverAddr,ServerPort);
ui->actBind->setEnabled(false);
ui->actBort->setEnabled(true);
}
else
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText("**绑定失败");
}
void MainWindow::on_actBort_triggered()
{
//解除绑定 就是下线
QString serverAddrEdit=ui->serverAddr->text(); //目标IP
QHostAddress serverAddr(serverAddrEdit);
quint16 ServerPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标port
QJsonDocument document=logOrQuit("quit");
QByteArray jsonArry=document.toJson(QJsonDocument::Compact);
udpSocket->writeDatagram(jsonArry,serverAddr,ServerPort);
ui->listWidget->clear();
udpSocket->abort(); //不能解除绑定
ui->actBind->setEnabled(true);
ui->actBort->setEnabled(false);
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText("**已解除绑定");
}
（2）发送消息模块
这里就是将输入的消息传送给sendMsg(QString msg)这个函数，这里将数据封装成json数据包，并且指定需要发送的客户端的地址，封装好后，发送给服务端。
void MainWindow::on_btnSend_clicked()
{
//发送消息
QString msg=ui->msgEdit->text();//发送的消息内容
sendMsg(msg);
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText("[out] "+msg);
ui->msgEdit->clear();
ui->msgEdit->setFocus();
}
void MainWindow::sendMsg(QString msg)
{
QString serverAddrEdit=ui->serverAddr->text(); //目标IP
QHostAddress serverAddr(serverAddrEdit);
quint16 serverPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标port
QJsonObject toObject;
toObject.insert("addr",ui->targetAddrEdit->text());
toObject.insert("port",ui->targetPortEdit->text());
toObject.insert("msg",msg);
QJsonObject msgObject;
msgObject.insert("way","sendMsg");
msgObject.insert("to",QJsonValue(toObject));
QJsonDocument msgDocument;
msgDocument.setObject(msgObject);
QByteArray msgJsonArry=msgDocument.toJson(QJsonDocument::Compact);
udpSocket->writeDatagram(msgJsonArry,serverAddr,serverPort); //发出数据报
}
（3）接收消息的模块
这里接收到消息之后就先把数据包发送给getWay()函数。这个函数将会判断”way“对应的值什么，然后执行相应的函数。
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{
//接受消息
while(udpSocket->hasPendingDatagrams())
{
QByteArray datagram;
datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
QHostAddress peerAddr;
quint16 peerPort;
udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size(),&peerAddr,&peerPort);
//分析json包
QJsonParseError jsonError;
QJsonDocument parseDocument=QJsonDocument::fromJson(datagram.data(),&jsonError);
QJsonObject object=parseDocument.object();
getWay(object);
}
}
void MainWindow::getWay(QJsonObject object)
{
QString way = object.value("way").toString();
if(way=="receiveMsg")
{
getMsg( object);
}
if(way=="updateUsers")
{
updateUsers(object);
}
}
（4）更新用户在线列表
这里用到的空间是QlistWidge来存放用户数据列表
这里就是如果收到的数据的way是updateUsers,将会执行如下函数功能，json数据中心传输过来的addr和port两个数组一一对应，遍历并获得数据，创建QlistWidgetItem对象，设置用户地址和端口；我这里每次都会先清空所用列表再一一重新创建来更新列表，这样效率很差，不建议使用，后期会优化这一部分，因为客户端界面没有开始做就不讲究效率问题了。
void MainWindow::updateUsers(QJsonObject object)
{
//接收json包分析数据 并实现更新在线用户列表 if(object.contains("way"))
{
QJsonValue value=object.value("way");
if(value.isString())
{
QString way=value.toString();
qDebug()<<way;
if(way=="updateUsers")
{
ui->listWidget->clear(); if(object.contains("addr")&&object.contains("port"))
{
QJsonValue addrValue=object.value("addr");
QJsonValue portValue=object.value("port");
QJsonArray addrArry=addrValue.toArray();
QJsonArray portArry=portValue.toArray();
for (int i = 0; i < addrArry.size(); ++i) {
QString addrStr=addrArry.at(i).toString();
QString portStr=portArry.at(i).toString();
onlineAddr.append(addrStr);
onlinePort.append(portStr);
QListWidgetItem *item=new QListWidgetItem();
item->setData(i,i);
item->setText("用户IP:"+addrStr+"用户端口:"+portStr);
ui->listWidget->addItem(item);
}
}
}
}
}
}
（5）最后就是将消息添加到聊天框
void MainWindow::getMsg(QJsonObject object)
{
QJsonObject fromObject=object.value("from").toObject();
QString fromAddr=fromObject.value("addr").toString();
QString fromPort=fromObject.value("port").toString();
QString fromMsg=fromObject.value("msg").toString();
QString peer="[From "+fromAddr+":"+fromPort+"] ";
ui->chatPlainTextEdit->appendPlainText(peer+fromMsg);
}
五、服务端代码讲解
（1）接收数据模块
这里就是接收到消息之后创建一个SendServer类的对象，这个类主要做数据处理和转发数据的，创建了两个connect函数，分别监听如果有用户登录和用户退出的事件，然后将数据传出来进行更新在线用户列表，记住这里最后一定要将这个对象delete掉，不然最后可能会导致内存泄漏等问题！
void udpserver::onReadyRead()
{
//server to revecive
QByteArray datagram;
datagram.resize(udpServer->pendingDatagramSize());
QHostAddress peerAddr;
quint16 peerPort;
udpServer->readDatagram(datagram.data(),datagram.size(),&peerAddr,&peerPort);
qDebug()<<datagram.data();
SendServer *send=new SendServer ();
connect(send,SIGNAL(newUsers(QStringList)),this,SLOT(inserNewUsers(QStringList)));//connect the signals before the emit
connect(send,SIGNAL(quitUsers(QStringList)),this,SLOT(pushQuitUsers(QStringList)));
send->getReceiveData(datagram.data(),datagram.size(),peerAddr,peerPort);
delete send;//free object
}
（2）更新用户列表模块
这里有两个函数，分别是inserNewUsers和pushQuitUsers，代码逻辑大相径庭，就是对从SendServer类中监听到的数据进行判断操作的槽函数，这里也创建了一个SendServer对象把onlineUserList（存放在线用户的容器）传送给了这个类中的函数sendAllCilentsTheUsers(onlineUserList);，它将实现把数据发送给所用客户端
void udpserver::inserNewUsers(QStringList logUserInfo)
{
//update the userList
for (int i=0;i<onlineUserList.length();++i) {
if(onlineUserList.at(i)==logUserInfo)
{
qDebug()<<"the same log users";
SendServer *updateSend=new SendServer ();
updateSend->sendAllCilentsTheUsers(onlineUserList);
delete updateSend;
return;
}
}
onlineUserList.append(logUserInfo);
SendServer *updateSend=new SendServer ();
updateSend->sendAllCilentsTheUsers(onlineUserList);
delete updateSend;
qDebug()<<onlineUserList;
}
void udpserver::pushQuitUsers(QStringList quitUserInfo)
{
for (int i=0;i<onlineUserList.length();++i) {
if(onlineUserList.at(i)==quitUserInfo)
{
qDebug()<<"it can be deleted";
onlineUserList.removeAt(i);
qDebug()<<"removved:"<<onlineUserList;
SendServer *updateSend=new SendServer ();
updateSend->sendAllCilentsTheUsers(onlineUserList);
delete updateSend;
return;
}else {
qDebug()<<"reQuited!";
}
}
}
（3）最后贴出SendServer.h所用的代码块
感兴趣可以自己看一下，这里getWay函数实现分析way，然后执行对应的函数块，sendLOgUser和sendQuitUser分别触发了newUsers和quitUsers这两个信号，并将数据传送出去，对应上面讲的那两个connect函数，然后又去执行sendAllCilentsTheUsers实现实时更新用户列表，如果是执行sendMsgToClients这个函数，就会发送者ip和端口以及消息打包成json发送给指定的客户端。
SendServer::SendServer(QObject *parent) : QObject(parent)
{
udpSendServer =new QUdpSocket ();
}
void SendServer::getWay( QJsonDocument parseDocument)
{
QJsonObject object=parseDocument.object();
if(object.contains("way"))
{
QJsonValue value=object.value("way");
if(value.isString())
{
QString way=value.toString();
qDebug()<<way;
if(way=="log")
{
sendLOgUser(object);
}
if(way=="sendMsg")
{
sendMsgToClients(object);
}
if(way=="quit")
{
sendQuitUser(object);
}
}
}
}
void SendServer::getReceiveData(QByteArray data,int size,QHostAddress &peerAddr,quint16 &peerPort)
{
QJsonParseError jsonError;
QJsonDocument parseDocument=QJsonDocument::fromJson(data,&jsonError);
if(!parseDocument.isNull())
{
temtLOgAddr =peerAddr;
temtLogPort = peerPort;
getWay(parseDocument);
}
}
void SendServer::sendLOgUser(QJsonObject object)
{
//send the log user to clients
logUserInfo.append(temtLOgAddr.toString());
logUserInfo.append(QString::number(temtLogPort));
qDebug()<<logUserInfo;
emit newUsers(logUserInfo);
udpSendServer>writeDatagram(jsonArry,temtLOgAddr,temtLogPort);
}
void SendServer::sendQuitUser(QJsonObject object)
{
//send Quit users
quitUserInfo.append(temtLOgAddr.toString());
quitUserInfo.append(QString::number(temtLogPort));
qDebug()<<quitUserInfo;
emit quitUsers(quitUserInfo);
}
void SendServer::sendAllCilentsTheUsers(QList <QStringList> onlineUserList)
{
bool ok;
QJsonArray addrArry;
QJsonArray portArry;
for (int i = 0;i<onlineUserList.length();i++) {
QString addr=onlineUserList.at(i).at(0);
QString port=onlineUserList.at(i).at(1);
// qDebug()<<"enter 1";
addrArry.append(addr);
portArry.append(port);
}
QJsonObject jsonObject;
jsonObject.insert("way","updateUsers");
jsonObject.insert("addr",QJsonValue(addrArry) );
jsonObject.insert("port",QJsonValue(portArry));
QJsonDocument document;
document.setObject(jsonObject);
QByteArray jsonArry=document.toJson(QJsonDocument::Compact);
//forward the json to all clients
for (int j = 0;j<onlineUserList.length();j++) {
// qDebug()<<"enter 2";
QHostAddress addr(onlineUserList.at(j).at(0));
quint16 port= onlineUserList.at(j).at(1).toUInt();
qDebug()<<addr<<port;
udpSendServer->writeDatagram(jsonArry,addr,port);
}
}
void SendServer::sendMsgToClients(QJsonObject object)
{
QJsonObject toObject=object.value("to").toObject();
QString toAddr=toObject.value("addr").toString();
QString toPort=toObject.value("port").toString();
QString msg=toObject.value("msg").toString();
QHostAddress targetAddr(toAddr);
quint16 targetPort=toPort.toUInt();
QJsonObject fromObject;
fromObject.insert("addr",temtLOgAddr.toString());
fromObject.insert("port",QString::number( temtLogPort));
fromObject.insert("msg",msg);
QJsonObject sendObject;
sendObject.insert("way","receiveMsg");
sendObject.insert("from",QJsonValue(fromObject));
QJsonDocument sendDoucment;
sendDoucment.setObject(sendObject);
QByteArray sendJsonArry=sendDoucment.toJson(QJsonDocument::Compact);
udpSendServer->writeDatagram(sendJsonArry,targetAddr,targetPort);
}
五、总结
没有总结，接下来继续更新完善更能，继续更新博客，立个flag轻聊5.0将达到商用级别！
作者：小成Charles
原创作品
转载请标注原创文章地址：https://blog.csdn.net/weixin_42999453/article/details/112363393