Java小项目——聊天室（多线程版本）

1. 前言

2. 功能实现

3. 模块划分

4. 功能分析

4.1 前期分析

4.2 具体实现

5. 使用技术

6. 代码

1. 前言

之前写过单线程版本的聊天室，这次对之前的版本进行扩展与优化，将其升级为一个多线程版本的聊天室，更好的贴近一个真实的聊天工具。

在这个版本中，聊天室具有注册、私聊、群聊以及退出的功能。

2. 功能实现

服务器需要实现
- 用户注册
- 用户私聊
- 用户群聊
- 用户退出
客户端需要实现
- 发送信息
- 接收信息

3. 模块划分

服务器主线程：创建服务器、创建线程池
- 任务线程：进行业务处理
客户端主线程：创建客户端、分发任务（输入、输出）
- 两个任务线程：数据写入服务器、从服务器读取线程

4. 功能分析

该版本需要实现一个服务器同时处理多个客户端的请求 -> 利用多线程进行处理

4.1 前期分析
- 客户端和服务器的创建与连接类似于单线程版本
- 为了避免硬编码，利用参数确定端口号和地址（也可利用外部文件、交互式输入）
- 利用线程池约束线程创建的数量，防止负载过高。
  - 线程池的选择
    - 与用户交互相关，任务周期无法确定，不能用 CachedThreadPool
    - 该版本需要多线程，不能用 SingleThreadPool
    - 选择固定大小线程池 FixedThreadPool
  - 线程池大小
    - 通过 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 方法获得当前设备的CPU个数（Ncpu）
    - I/O密集型任务线程并应配置尽可能多的线程，如2*Ncpu个线程的线程池
  - 让线程池专门去处理业务，客户端关闭，业务终止。
- 利用循环实现多客户端的支持
- 当一个客户端发出请求时，服务器启动一个线程，去处理数据的传输。
  - 数据的传输由一个读数据线程和一个写数据线程完成
4.2 具体实现
- 服务端实现：
  
  1.循环监听客户端连接
  
  2.维护所有在线的客户端，记录在线人数
  
  3.注册功能：将客户端名称添加到服务器客户端集合中
  
  4.群聊功能：接收客户端发送的消息，在发送给所有客户端（除过自己）
  
  5.私聊功能：客户端与指定客户端间的数据传送
  
  6.退出功能：从服务器客户端集合中移除客户端
- 客户端实现：
  
  1.命令行的交互式输入输出
  
  2.注册功能：创建Socket，给服务器发送注册消息
  
  3.群聊功能：客户端发送和接收数据
  
  4.私聊功能：客户端指定客户端，发送和接收数据
  
  5.退出功能：向服务器发送退出指令

5. 使用技术

Socket编程
I/O
多线程

6. 代码

package com.qqy.chat.client.mul;import java.io.IOException;
import java.net.Socket;/*** 客户端* Author:qqy*/
public class MulClient {public static void main(String[] args) {try {String host="127.0.0.1";int port=65521;//先读取地址，再读取端口号if(args.length==2){host=args[0];try{port=Integer.parseInt(args[1]);}catch (NumberFormatException e){System.out.println("指定端口号格式错误，采用默认端口号"+port);port=65521;}}Socket clientSocket=new Socket(host,port);System.out.println("端口号为"+clientSocket.getLocalPort()+"的客户端已创建");System.out.println("已连接上端口号为"+clientSocket.getPort()+"的服务器...");System.out.println("\n请按照提示信息进行操作：");System.out.println("\t请求按行读取");System.out.println("\t注册： register:<userName> 例如： register:lila");System.out.println("\t群聊： groupChat:<message> 例如： groupChat:大家好");System.out.println("\t私聊： privateChat:<userName>:<message> 例如： privateChat:nina:你好呀");System.out.println("\t退出:  bye\n");new WriteDatatoServer(clientSocket).start();new ReadDataFromServer(clientSocket).start();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

package com.qqy.chat.client.mul;import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;/*** 客户端给服务端发送数据的线程* Author:qqy*/
public class WriteDatatoServer extends Thread {private Socket clientSocket;public WriteDatatoServer(Socket clientSocket) {this.clientSocket = clientSocket;}@Overridepublic void run() {try {OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(out);Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入需求——————  ");while (true) {String data=scanner.nextLine();writer.write(data+"\n");writer.flush();if(data.equals("bye")){break;}}clientSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

package com.qqy.chat.client.mul;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;/*** 客户端从服务端读取数据的线程* Author:qqy*/
public class ReadDataFromServer extends Thread {private Socket clientSocket;public ReadDataFromServer(Socket clientSocket) {this.clientSocket = clientSocket;}@Overridepublic void run() {try {InputStream in=clientSocket.getInputStream();Scanner scanner=new Scanner(in);while (true){System.out.println("来自服务器的消息:\n\t"+scanner.nextLine());System.out.println("\n请输入需求——————  ");}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

package com.qqy.chat.server.mul;import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** 服务器* Author:qqy*/
public class MulServer {public static void main(String[] args) {try {int port=65521;if(args.length==1){try{port=Integer.parseInt(args[0]);}catch (NumberFormatException e){System.out.println("指定端口号格式错误，采用默认端口号"+port);port=65521;}}ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);System.out.println("端口号为" + serverSocket.getLocalPort() + "服务器已创建，等待客户端的连接...");//创建线程池ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2);//利用循环实现多线程，以支持多用户while (true) {//客户端连接Socket clientSocket = serverSocket.accept();System.out.println("接收到客户端"+clientSocket.getRemoteSocketAddress()+"的连接");/*不在循环中直接进行业务处理∵accept()是阻塞方法，若在循环中直接处理业务，每次循环不能很快结束，阻塞了其他客户端的连接*///线程池分配线程//每次有客户端连接到服务器的时候，就创建一个HandleClient的实例化对象来处理具体的业务executorService.execute(new HandleClient(clientSocket));}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

package com.qqy.chat.server.mul;import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;/*** Author:qqy*/
public class HandleClient implements Runnable {private static final Map<String, Socket> ONLINE_CLIENT = new ConcurrentHashMap<>();private final Socket client;public HandleClient(Socket client) {this.client = client;}@Overridepublic void run() {try {//获取客户端的输入InputStream in = client.getInputStream();//将字符流转换为字节流Scanner scanner = new Scanner(in);while (true) {String data = scanner.nextLine();if (data.startsWith("register")) {if (data.split(":").length == 2) {String userName = data.split(":")[1];//若当前用户存在if (ONLINE_CLIENT.containsKey(userName)) {sendMsg(this.client, "该用户名已存在，请重新注册！！！", false);} else{register(userName);}} else {sendMsg(this.client, "请输入需要注册的用户名！！！", false);}continue;}if (data.startsWith("groupChat")) {String msg = data.split(":")[1];groupChat(msg);continue;}if (data.startsWith("privateChat")) {String[] require = data.split(":");String object = require[1];String msg = require[2];privateChat(object, msg);continue;}if (data.equals("bye")) {bye();break;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}/*** 客户端退出*/private void bye() {for (Map.Entry<String, Socket> entry : ONLINE_CLIENT.entrySet()) {Socket target = entry.getValue();if (target == this.client) {ONLINE_CLIENT.remove(entry.getKey());break;}}printOnline();}/*** 打印当前在线人数*/private void printOnline() {System.out.println("当前在线人数：" + ONLINE_CLIENT.size());System.out.println("在线用户为：");for (String userName : ONLINE_CLIENT.keySet()) {System.out.println(userName);}}/*** 私聊** @param object 私聊对象* @param msg    发送信息*/private void privateChat(String object, String msg) {Socket target = ONLINE_CLIENT.get(object);if (target == null) {sendMsg(this.client, "用户" + object + "不存在！", false);} else {sendMsg(target, msg, true);}}/*** 群聊** @param msg 发送信息*/private void groupChat(String msg) {for (Map.Entry<String, Socket> entry : ONLINE_CLIENT.entrySet()) {Socket target = entry.getValue();if (target != this.client) {sendMsg(target, msg+"(来自群聊)", true);}}}/*** 用户注册** @param userName 用户名*/private void register(String userName) {//TODO 用户名相同如何处理ONLINE_CLIENT.put(userName, this.client);printOnline();sendMsg(this.client, "恭喜" + userName + "，注册成功", false);}/*** 获取用户名** @return*/private String getUserName() {for (Map.Entry<String, Socket> entry : ONLINE_CLIENT.entrySet()) {Socket target = entry.getValue();if (target == this.client) {return entry.getKey();}}return "";}private void sendMsg(Socket target, String msg, boolean flag) {try {OutputStream out = target.getOutputStream();OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(out);if (flag) {writer.write("<" + getUserName() + "说>" + "\t" + msg + "\n");} else {writer.write(msg + "\n");}writer.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

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