JAVA实现在线聊天室(层层递进）
2024-06-08 01:58:38
- 本文讲述了从实现单个多个客户的收发信息（基础简易版），到各种实现代码的封装（oop版），实现群聊（群聊过渡版），到最后实现私聊（终极版）的过程
- 本文内容是在初步学习网络编程时，练习强化记忆时的学习总结
- 主要利用了TCP网络编程和多线程
- 如有问题，欢迎指出
综合案例：在线聊天室
需求：使用TCP的Socket实现一个聊天室
- 服务器端：一个线程专门发送消息，一个线程专门接收消息
- 客户端：一个线程专门发送消息，一个线程专门接收消息
1. 基础简易版
1.1 一个客户收发多条消息
- 目标：实现一个客户可以正常收发多条信息
服务器
/*** 在线聊天室： 服务器* 目标：实现一个客户可以正常收发多条消息* 服务器不生产内容，相当于一个转发站，将客户端的请求转发*/
public class MutiChat {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----Server-----");// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器ServerSocket server = new ServerSocket(8888);// 2、利用Socket的accept方法，监听客户端的请求。阻塞，等待连接的建立Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());DataOutputStream dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());boolean isRunning = true;while (isRunning) {// 3、接收消息String msg = dis.readUTF();// 4、返回消息dos.writeUTF(msg);dos.flush();}// 5、释放资源dos.close();dis.close();client.close();}
}
客户端
/*** 在线聊天室： 客户端* 目标：实现一个客户可以正常收发(多条)信息*/
public class MutiClient {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----Client-----");// 1、建立连接：使用Socket创建客户端 + 服务的地址和端口Socket client = new Socket("localhost", 8888);// 2、客户端发送消息BufferedReader console = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); // 对接控制台DataOutputStream dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());boolean isRunning = true;while (isRunning) {String msg = console.readLine();dos.writeUTF(msg);dos.flush();// 3、获取消息msg = dis.readUTF();System.out.println(msg);}// 4、释放资源dos.close();dis.close();client.close();}
}
1.2 多个客户收发多条消息(不使用多线程)
- 目标：实现多个客户可以正常收发多条信息
- 出现排队问题：其他客户必须等待之前的客户退出，才能收发消息
服务器
public class MutiChat {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----Server-----");// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器ServerSocket server = new ServerSocket(8888);// 2、利用Socket的accept方法，监听客户端的请求。阻塞，等待连接的建立while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());DataOutputStream dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());boolean isRunning = true;while (isRunning) {// 3、接收消息String msg = dis.readUTF();// 4、返回消息dos.writeUTF(msg);dos.flush();}// 5、释放资源dos.close();dis.close();client.close();}}
}
1.3 多个客户收发多条消息(多线程)
- 目标：实现多个客户可以正常收发多条信息
- 出现的问题：利用Lambda太复杂，代码过多不好维护；客户端读写没有分开，必须先写后读
服务器代码
public class ThreadMutiChat {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----Server-----");// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器ServerSocket server = new ServerSocket(8888);// 2、利用Socket的accept方法，监听客户端的请求。阻塞，等待连接的建立while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");// 加入多线程new Thread(()->{DataInputStream dis = null;DataOutputStream dos = null;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}boolean isRunning = true;while (isRunning) {// 3、接收消息String msg = null;try {msg = dis.readUTF();// 4、返回消息dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {// e.printStackTrace();isRunning = false; // 停止线程}}// 5、释放资源try {if (null == dos) {dos.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (null == dis) {dis.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {if (null == client) {client.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
}2. oop封装版
目标：封装使用多线程实现多个客户可以正常收发多条消息
- 1、线程代理 Channel，一个客户代表一个 Channel
- 2、实现方法：接收消息 - receive; 发送消息 - send; 释放资源 - release;
- 3、其中释放资源 release方法中利用工具类 Utils：实现Closeable接口、可变参数
- 好处：利用封装，是代码简洁，便于维护
服务器端
示例代码：
public class ThreadMutiChat {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("---服务器开始工作---");// 1、指定端口 使用ServerSocket创建服务器ServerSocket server = new ServerSocket(8888);// 2、利用Socket的accept方法，监听客户端的请求。阻塞，等待连接的建立while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");new Thread(new Channel(client)).start();}}// 一个客户代表一个Channelstatic class Channel implements Runnable {private DataInputStream dis = null;private DataOutputStream dos = null;private Socket client;private boolean isRunning;public Channel(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());isRunning = true;} catch (IOException e) {System.out.println("---构造时出现异常---");release();}}// 接收消息private String receive() {String msg = ""; // 避免空指针try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---接受消息出现异常---");release();}return msg;}// 发送消息private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---发送消息出现异常---");release();}}// 释放资源private void release() {this.isRunning = false;// 封装Utils.close(dis, dos, client);}// 线程体@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {send(msg);}}}}
}
工具类Utils：实现Closeable接口，利用可变参数，达到释放资源的作用
示例代码
public class Utils {public static void close(Closeable... targets) { // Closeable是IO流中接口，"..."可变参数// IO流和Socket都实现了Closeable接口，可以直接用for (Closeable target: targets) {try {// 只要是释放资源就要加入空判断if (null != target) {target.close();}}catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}
}
客户端：启用两个线程Send和Receive实现收发信息的分离
示例代码
public class ThreadMutiClient {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----客户端开始工作-----");Socket client = new Socket("localhost", 8888);new Thread(new Send(client)).start();new Thread(new Receive(client)).start();}
}
使用多线程封装客户的发送端 – Send类
实现方法：
- 1、发送消息 - send()
- 2、从控制台获取消息 - getStrFromConsole()
- 3、释放资源 - release()
- 4、线程体 - run()
示例代码
public class Send implements Runnable {private BufferedReader console;private DataOutputStream dos;private Socket client;private boolean isRunning;public Send(Socket client) {this.client = client;console = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); // 对接控制台try {dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());isRunning = true;} catch (IOException e) {System.out.println("---客户发送端构造时异常---");release();}}// 从控制台获取消息private String getStrFromConsole() {try {return console.readLine();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}// 发送消息private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户发送端发送消息异常---");release();}}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = getStrFromConsole();if (!msg.equals("")) {send(msg);}}}// 释放资源private void release() {this.isRunning = false;Utils.close(dos,client);}
}
使用多线程封装客户的接收端 – Receive类
实现方法：
- 1、接收消息 - send
- 2、释放资源 - release()
- 3、线程体 - run()
示例代码
public class Receive implements Runnable {private DataInputStream dis;private Socket client;private boolean isRunning;public Receive(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());isRunning = true;} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端构造时异常---");release();}}// 接收消息private String receive() {String msg = "";try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端接收消息异常---");release();}return msg;}// 释放资源private void release() {isRunning = false;Utils.close(dis, client);}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {System.out.println(msg);}}}
}
3. 群聊过渡版
目标：加入容器，实现群聊
服务器端
- 1、建立
CopyOnWriteArrayList<Channel>容器，容器中的元素是Channel客户端代理。要对元素进行修改同时遍历时，推荐使用此容器，避免出问题。 - 2、实现方法
void sendOthers(String msg)将信息发送给除自己外的其他人。
服务器端实现代码
public class Chat {// 建立 CopyOnWriteArrayList<Channel> 容器private static CopyOnWriteArrayList<Channel> all = new CopyOnWriteArrayList<>();public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("---服务器开始工作---");ServerSocket server = new ServerSocket(8888);while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");Channel c = new Channel(client);all.add(c); // 管理所有的成员new Thread(c).start();}}// 一个客户代表一个Channelstatic class Channel implements Runnable {private DataInputStream dis;private DataOutputStream dos;private Socket client;private boolean isRunning;private String name;public Channel(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());isRunning = true;// 获取名称this.name = receive();// 欢迎this.send("欢迎你的到来");sendOthers(this.name + "加入群聊", true);} catch (IOException e) {System.out.println("---构造时出现问题---");release();}}// 接收消息private String receive() {String msg = ""; // 避免空指针try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---接受消息出现问题---");release();}return msg;}// 发送消息private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---发送消息出现问题---");release();}}// 群聊：把自己的消息发送给其他人private void sendOthers(String msg, boolean isSys) {for (Channel other : all) {if (other == this) {continue;}if (!isSys) {other.send(this.name + ": " + msg); // 群聊消息} else {other.send("系统消息：" + msg); // 系统消息}}}// 线程体@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {sendOthers(msg, false);}}}// 释放资源private void release() {this.isRunning = false;// 封装Utils.close(dis, dos, client);// 退出all.remove(this);sendOthers(this.name + "离开聊天室", true);}}
}
客户端实现代码
public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----客户端开始工作-----");BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));Socket client = new Socket("localhost", 8888);System.out.println("请输入用户名："); // 不考虑重名String name = br.readLine();new Thread(new Send(client, name)).start();new Thread(new Receive(client)).start();}
}
客户端Send类实现代码
public class Send implements Runnable {private BufferedReader console;private DataOutputStream dos;private Socket client;private boolean isRunning;private String name;public Send(Socket client, String name) {this.client = client;console = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));this.isRunning = true;this.name = name;try {dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());// 发送名称send(name);} catch (IOException e) {System.out.println("Send类构造时异常");release();}}// 从控制台获取消息private String getStrFromConsole() {try {return console.readLine();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}// 发送消息private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户发送端发送消息异常---");release();}}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = getStrFromConsole();if (!msg.equals("")) {send(msg);}}}// 释放资源private void release() {this.isRunning = false;Utils.close(dos,client);}
}
客户端Receive类实现代码
public class Receive implements Runnable {private DataInputStream dis;private Socket client;private boolean isRunning;public Receive(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());isRunning = true;} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端构造时异常---");release();}}// 接收消息private String receive() {String msg = "";try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端接收消息异常---");release();}return msg;}// 释放资源private void release() {isRunning = false;Utils.close(dis, client);}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {System.out.println(msg);}}}
}
运行结果
4. 终极版：实现私聊
私聊形式：@XXX:
实现方法
1、boolean isPrivate = msg.startsWith("@")用于判断是否为私聊
- 利用String类中方法
boolean startsWith(String prefix):测试此字符串是否以指定的前缀开头
2、String targetName = msg.substring(1, index)用于判断用户名；msg = msg.substring(index+1)用于判断发送的信息
- 利用String类中方法
substring(int beginIndex):返回一个字符串，该字符串是此字符串的子字符串substring(int beginIndex, int endIndex):返回一个字符串，该字符串是此字符串的子字符串
服务器端实现代码
public class Chat {private static CopyOnWriteArrayList<Channel> all = new CopyOnWriteArrayList<>();public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("---服务器开始工作---");ServerSocket server = new ServerSocket(8888);while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("一个客户端建立了连接");Channel c = new Channel(client);all.add(c); // 管理所有的成员new Thread(c).start();}}static class Channel implements Runnable {private DataInputStream dis;private DataOutputStream dos;private Socket client;private boolean isRunning;private String name;public Channel(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());isRunning = true;// 获取名称this.name = receive();// 欢迎this.send("欢迎你的到来");sendOthers(this.name + "加入群聊", true);} catch (IOException e) {System.out.println("---构造时出现问题---");release();}}private String receive() {String msg = ""; // 避免空指针try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---接受消息出现问题---");release();}return msg;}private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---发送消息出现问题---");release();}}/*** 群聊：把自己的消息发送给其他人* 私聊：约定数据格式：@XXX:msg* @param msg* @param isSys*/private void sendOthers(String msg, boolean isSys) {boolean isPrivate = msg.startsWith("@");if (isPrivate) { // 私聊int index = msg.indexOf(":"); // 第一次冒号出现的位置// 获取目标和数据String targetName = msg.substring(1, index);msg = msg.substring(index+1);for (Channel other: all) {if (other.name.equals(targetName)) { // 目标other.send(this.name + "对您说悄悄话: " + msg); // 群聊消息}}} else {for (Channel other : all) {if (other == this) {continue;}if (!isSys) {other.send(this.name + ": " + msg); // 群聊消息} else {other.send("系统消息：" + msg); // 系统消息}}}}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {sendOthers(msg, false);}}}private void release() {this.isRunning = false;Utils.close(dis, dos, client);all.remove(this);sendOthers(this.name + "离开聊天室", true);}}
}
客户端实现代码
public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("-----客户端开始工作-----");BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));Socket client = new Socket("localhost", 8888);System.out.println("请输入用户名："); // 不考虑重名String name = br.readLine();new Thread(new Send(client, name)).start();new Thread(new Receive(client)).start();}
}
客户端Send类实现代码
public class Send implements Runnable {private BufferedReader console;private DataOutputStream dos;private Socket client;private boolean isRunning;private String name;public Send(Socket client, String name) {this.client = client;console = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));this.isRunning = true;this.name = name;try {dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());// 发送名称send(name);} catch (IOException e) {System.out.println("Send类构造时异常");release();}}private String getStrFromConsole() {try {return console.readLine();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return "";}}private void send(String msg) {try {dos.writeUTF(msg);dos.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户发送端发送消息异常---");release();}}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = getStrFromConsole();if (!msg.equals("")) {send(msg);}}}private void release() {this.isRunning = false;Utils.close(dos,client);}
}
客户端Receive类实现代码
public class Receive implements Runnable {private DataInputStream dis;private Socket client;private boolean isRunning;public Receive(Socket client) {this.client = client;try {dis = new DataInputStream(client.getInputStream());isRunning = true;} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端构造时异常---");release();}}private String receive() {String msg = "";try {msg = dis.readUTF();} catch (IOException e) {System.out.println("---客户接收端接收消息异常---");release();}return msg;}private void release() {isRunning = false;Utils.close(dis, client);}@Overridepublic void run() {while (isRunning) {String msg = receive();if (!msg.equals("")) {System.out.println(msg);}}}
}
Utils类实现代码
public class Utils {public static void close(Closeable... targets) {for (Closeable target: targets) {try {if (null != target) {target.close();}}catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}
}输出结果
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