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IPQHostAddress    serverAddr(serverAddrEdit);quint16     ServerPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标portif (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);}elseui->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IPQHostAddress    serverAddr(serverAddrEdit);quint16     ServerPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标portQJsonDocument 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IPQHostAddress    serverAddr(serverAddrEdit);quint16     serverPort=ui->ServerPort->text().toUInt();//目标portQJsonObject 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 reveciveQByteArray   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 emitconnect(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 userListfor (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 clientslogUserInfo.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 usersquitUserInfo.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 clientsfor (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
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