基于Android的聊天软件的设计与实现-一个聊天软件开发起来没那么难不是？

Posted 2023-03-10 码农飞哥

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于Android的聊天软件的设计与实现-一个聊天软件开发起来没那么难不是？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

您好，我是码农飞哥（wei158556），感谢您阅读本文，欢迎一键三连哦。
💪🏻 1. Python基础专栏，基础知识一网打尽，9.9元买不了吃亏，买不了上当。 Python从入门到精通
❤️ 2.网上优质的Python题库很少，这里给大家推荐一款非常棒的Python题库，从入门到大厂面试题👉点击跳转刷题网站进行注册学习
❤️ 3. Python爬虫专栏，系统性的学习爬虫的知识点。9.9元买不了吃亏，买不了上当。python爬虫入门进阶
❤️ 4. Ceph实战，从原理到实战应有尽有。 Ceph实战
❤️ 5. Java高并发编程入门，打卡学习Java高并发。 Java高并发编程入门
😁 6. 社区逛一逛，周周有福利，周周有惊喜。码农飞哥社区，飞跃计划

资源地址：

基于Android仿QQ聊天系统+源码+论文+数据库+运行截图.zip

2.2.1 系统功能需求

2.2.1.1 功能需求：

普通功能：用户注册，用户登录，添加好友，聊天功能，后台运行，后台管理。

高级功能：发送语音，图片。

2.2.1.2 具体要求：

用户注册：用户在注册界面填入相关的正确信息提交后，后台对其进行处理，并返回相应的微聊号（唯一标识）给用户。
用户登录：用户填入自己的帐号与密码后，点击登录，后台对其进行验证，验证成功后显示好友列表。
添加好友：在添加好友界面输入用户Id提交，后台对其进行验证，成功后返回好友信息，并且可以添加好友。被添加的好友可以拒绝或者同意。
聊天功能：用户选定聊天对象后，对其发送消息，消息包括文本，表情，图片和语音。消息由服务器转发给特定的聊天对象，并保存在客户端本地。
后台运行：用户可以退出主界面，将聊天软件在后台运行，当有消息传入时，消息会用广播的形式显示。
后台管理：对用户的管理。

图2.1 系统用例图

2.2.1.3 系统静态模型设计

系统静态模型中所有Activity继承于WetalkBaseActivity,它是activity的集合，将开启的Activity记录于此，继承于它的所有Activity共用一个消息队列，很大的减少了工作量；主要类有客户端的启动类（WelcomeActivity）、注册类（RegistActivity）、登录类（LoginActivity）、好友列表类（FriendListActivity）、查找好友类（FindFriendActivity）和聊天类（ChatActivity）等等；与服务器大量交互用到网络类（Communication类和NetWorker类）；以及一些实体类（User类等）、工具类（FileUtil类等）和页面设计类（SMSAdapter等）。

图2.2 系统静态模型

2.2.1.4 系统动态模型设计

用户在安装了客户端后，点击启动聊天系统客户端，如果用户没有账户，则点击进入新用户界面进行注册，注册成功后自动返回登陆界面进行登录，登录信息通过系统验证后，提示登录成功且返回好友列表，如果该用户有好友，点击进入聊天界面，聊天数据通过客户端封装后传到服务端进行转发给相应的好友接收显示，动态模型时序图如下：

图2.3 动态模型时序图

2.2.2 用户注册

描述：输入注册需要的信息，且保证正确
参与者：用户
执行者：用户
前提条件：开启程序，进入注册界面

2.2.2.1 注册静态模型

注册模块主要实现了用户注册功能，主要类是RegistActivity，该类中把数据封装成传输数据，最后通过Socket将封装的数据传输到服务端进行数据操作如下图所示：

图2.4 注册静态模型图

2.2.2.2 注册动态模型

用户进入注册界面后按照提示输入相关信息，客户端必须进行格式验证，验证成功后再进行注册，注册信息通过服务端处理后返回相应的id号码给用户客户端，如下图所示：

图2.5 注册动态模型图

2.2.3 用户登录

描述：输入正确的帐号和密码显示登陆成功，输入错误的话显示帐号或密码错误
参与者：用户
执行者：用户
前提条件：启动程序，进入登录界面

2.2.3.1 用户登录静态模型

登陆模块主要实现了用户的登录，该模型的主要类是LoginActivity（），其主要的数据通过客户端封装socket传输到服务器，服务器上有一个socket监听程序客户端的传输信息，并进行信息验证。该模块主要依赖相关类如下图。

图2.6 登录静态模型图

2.2.3.2 用户登录动态模型

进入登陆界面后，按系统提示输入相关信息（本系统账户号码暂定为6位数字）；输入正确的帐号和密码后数据传输到服务器进行验证，并且给客户输出相关的信息，动态模型如下图。

图2.7 登录动态模型图

2.2.4 用户主面板

描述：头像显示，好友列表，最近联系好友列表，好友动态列表，添加好友按钮
前提条件：正确登陆帐号密码后
事件流：
头像的正确显示及即时更新；
好友列表的正确显示及即时更新；
点击头像出现设置界面（更改头像）；
点击好友出现对话界面；
聊天消息提示。

2.2.4.1 用户主面板静态模型

用户登陆成功后进入该模块，该模块主要实现用户好友列表显示、用户最近聊天好友列表显示和用户动态显示。主要依赖一系列的界面设计类以及一些适配器类以及数据传输类。

2.2.5 添加好友

描述：增加好友ID
参与者：用户
执行者：用户
前提条件：登陆成功进入好友界面
事件流：
必须知道正确的ID格式；
查找成功后发送请求；
对方受到请求，可以选择同意或者拒绝，同意添加成功，拒绝继续添加；
添加后，好友列表更新；

2.2.6 用户聊天

描述：与好友进行聊天,可以发送文本，表情，图片和语音
参与者：用户
执行者：用户
前提条件：正确登录，点击好友列表

2.2.6.1 用户聊天静态模型

该模型主要实现用户聊天功能，以及消息显示功能，消息的本地存储功能，该模块的主要类及主界面（ChatActivity）主要依赖一些实体类，数据存储类以及数据传输类，如下图所示。

图2.8 聊天静态模型图

2.2.6.2用户聊天动态模型

用户点击好友列表中的好友进入聊天界面后，在输入框输入文本或者头像、图片、语音等经过封装后传输到服务器进行转发给相应的好友，如果好友不在线，先把消息存在服务器，等好友上线后再发给好友。如下图所示。

图2.9 聊天动态模型图

2.3对性能的规定

2.3.1 精度

在进行输入输出时必须清晰的列出所有输入状况及数据，不能马马虎虎，要考虑到尽可能达到的范围，已使输入输出完整准确。

2.3.2 时间特性要求

查询服务部分：用户通过电脑提交命令到返回结果不超过5秒钟。
数据管理部分：提交某一数据录入到结果返回结果不超过5秒钟。

2.3.3 灵活性

采用现在最流行的触控模式操作。
客户端运行在android 2.1系统及以上；服务端运行在windows7上。
精度和有效时限由用户设定。

2.4输入输出要求

符合精度要求

2.5数据管理能力要求

帐号信息：id号码大小为6个字符，只能为数字。
聊天记录信息：不能存在非法语言且不能多于8行和2000字符。

2.6运行环境设定

服务器端：

硬件需求：处理器双核2.0GHZ以上，内存2G以上，硬盘300G以上
软件需求：mysql数据库

客户端：

硬件需求：安卓系统2.1以上平台，搭载内存卡**

3.系统总体设计

系统采用流行的C/S结构模式。系统的分析设计采用面向对象的技术，采用Visio等工具进行辅助设计。

3.1定义

3.1.1 专业术语

在整个系统设计实现中会涉及到的专业术语如下表所示：

表3.1 专业术语表

SQL	结构化查询语言	数据库操作语言
JAVA	Java面向对象编程语言	编程语言
html	超文本标记语言	编程语言
mysql	MySQL数据库	数据库
Eclipse	开放源代码的，基于java的可扩展开发平台	编程语言
PL/SQL	过程化SQL语言	编程语言
Android	Android编程语言	编程语言
ADT	Android模拟器	运行工具

3.2系统体系结构设计

3.2.1 系统逻辑架构图

图3.1 系统逻辑架构图

3.2.2 系统物理架构图

图3.2 系统物理架构图

3.3系统功能模块结构设计

安卓聊天系统主要包括用户注册模块、用户登录模块、添加好友模块，上传头像模块、聊天模块。如图3.3：

图3.3 系统模块划分图

注册模块
用户申请流程：用户进入注册界面，按照相关的提示信息输入信息，信息经封装后由服务器接受处理，并给客户端返回注册的id号码，如图3.4：

图3.4 注册申请流程图

登陆模块

用户登陆流程：用户首次登录，填入相关信息，点击登录，客户端发送信息至服务器端，服务器端验证是否正确；正确的话，保存用户名和密码，直接转到用户列表界面，错误的话提示错误信息；第二次登陆时直接跳转到好友界面。如下图3.5：

图3.5 登陆流程图

添加好友模块

用户添加好友流程：用户输入id号码搜索好友，如果id号码合法并且该用户存在，则会显示出该好友的基本信息，而且可以发送添加请求；如果该好友在线，则会收到是否同意添加的对话框；如果同意，则系统向服务器插入该好友对，并且本地数据库也会有该好友的信息。如下图：

图3.6 添加好友流程图

聊天模块

聊天流程：用户点击好友进入到与该好友的聊天界面，在输入框输入文本信息、点击表情和发送图片（有两种方式：拍照和本地照片），点击发送后信息经过封装后传输到服务器进行转发给相应的好友，同时聊天信息保存在本地数据库。如下图：

图3.7 聊天流程图

3.4 数据库设计

聊天系统（微聊）采用MYSQL数据库和SQLITE数据库。

-MYSQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统（RDBMS），它使用最常用的数据库管理语言—结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。MYSQL软件采用双授权政策，它分为社区版和商业版，由于其体积少、速度快、总体拥有成本低，尤其是开发源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MYSQL作为网站数据库。连接在服务器端。
SQLITE是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理软件。连接在手机本地。

3.3.1 抽象数据对象

根据业务及系统功能我们大致可以从中抽象出及格数据集合，如：用户，好友，信息等。

3.3.2 数据库设计命名规范

表名命名规范:根据主要数据模型将数据表分为用户表、好友表、信息表。

表项命名规范: 代表表名的单词或单词简写作为字段名的开头，命名中其他的单词或简写首字母大写。

3.3.3 数据库逻辑结构设计

数据库逻辑设计主要描述抽象数据如何在数据库中表示，以及抽象数据与数据库表之间的关系。其中包括数据库表、数据库表的详细设计、数据库表中数据的获取方式，数据库表与抽象数据类型的对应关系。

下面首先列出了数据库表名汇总，具体如下表所示。

表3.2 服务器端数据库表名

数据库表名	中文名	文字说明
user	用户表	保存用户信息
friend	好友表	保存好友对
message	消息表	保存消息

表3.3 客户端数据库表名

数据库表名	中文名	文字说明
friend	好友表	保存好友信息
message	消息表	保存消息

数据库表E-R图。

数据库E-R图主要描述数据库各表之间的关系，该系统主要有user表、friend表、message表，具体如下图所示。

图3.8 数据库表E-R图

数据项。

该部分描述了数据表中的字段以及字段的含义、字段类型、约束条件、描述。具体如下图所示。

表3.4 user表的数据项

字段名	数据名	数据类型	约束条件	描述
ID	userId	int(11)	非空主键自动增长	Id号码从111111开始
昵称	nickName	varchar(20)	非空
密码	pwd	varchar(32)	非空
主键	密码进行了加密
邮箱	email	varchar(50)	非空
性别	sex	char(2)	非空
头像	head	varchar(100)
修改时间	modyfyTime	longtext		头像最近修改的时间

表3.5 message表的数据项

字段名	数据名	数据类型	约束条件	描述
发送Id	sendId	int(11)	非空主键外键	发送人的ID
接受Id	receiveId	int(11)	非空主键外键	接收人的ID
消息类型	type	int(11)	非空	消息类型
时间	time	varchar(20)	非空主键	发送时间
内容	content	varchar(100)	非空

表3.6 message表的数据项（Sqlite）

字段名	数据名	数据类型	描述
本人Id	self_Id	varchar2(10)
好友Id	friend_Id	varchar2(10)
方向	direction	int	发送消息的方向
消息类型	type	int
内容	content	varchar2(240)
时间	time	varchar2(12)

表3.7 friend表的数据项（Sqlite）

字段名	数据名	数据类型
本人Id	selfId	varchar2(10)
好友Id	friendId	varchar2(10)
昵称	nickname	varchar2(20)
性别	sex	varchar2(2)
头像	head	varchar2(100)
修改时间	modifyTime	varchar2(20)
消息类型	type	int
内容	content	varchar2(240)
时间	time	varchar2(12)

表3.8 friend表的数据项

字段名	数据名	数据类型	约束条件	描述
本人ID	selfId	int(11)	非空主键外键
好友ID	friendId	int(11)	非空主键外键

3.3.4 数据库物理结构设计

图3.9 物理结构图

数据库物理结构设计：就是根据DBMS的特点和处理的需求，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库的内模式。由于Android聊天系统的服务器端数据库使用的是mysql数据库，所以物理结构设计有以下特点：

每个数据项的存储操作，访问操作以及保密操作的都是在表结构完成，由sql查询语句来完成存储访问操作，由mysql的数据库来完成数据的保密工作。
为各个模块和功能提供数据支持的表在数据库中都采用外键的方式来维持数据之间的关联性。**

3.5系统出错处理

3.5.1 出错信息

程序在运行时主要会出现两种错误：

由于输入信息，或者无法满足要求时产生的错误，称为软错误。
由于其他问题，如网络传输超时等，产生的问题，成为硬错误。

3.5.2 补救措施

软错误补救：

用户输入数据类型错误，输入数据不完整以及用户操作失误等软错误，直接前台显示界面提示错误信息，由用户自行处理；
系统服务器崩溃，系统遭受到黑客攻击以及系统前台界面出现问题，则需要通过系统管理员来维护。

硬错误补救：

采用磁盘做备份准备，使用mysql的备份服务系统对数据库数据进行备份，如果系统遭到破坏，用备份的数据进行还原，数据的备份和还原可以通过应用程序实现，也可以通过系统管理员直接使用mysql的备份系统进行备份。建议用户每天对数据库的数据进行备份；
当系统运行效率过低时，通过重新启动可以重新组织数据库索引，提高系统运行效率；
在系统运行的过程中，可能会突发一些不可预测的故障，如断电、死机等。为了提高系统的安全性，我们采用了基于挂接操作系统接口的服务器自身监控安全模型。在本系统的服务器操作系统中，可以远程DLL注入技术，修改操作系统中进程的导入地址表，挂接Windows操作系统的关机函数，截获Windows的关机消息，从而实现在服务器每次系统关机时，自动检测当前是否有正在运行的业务，保证所有业务都顺利结束，并自动备份一次数据库，再转回windows操作系统的关机执行。从而保证了系统服务器的业务稳定性，和数据完整性，提高了系统的安全性和稳定性。

4.详细设计与实现

4.1服务端模块

4.1.1 项目总体框架搭建

聊天系统的服务器模块采用MVC三层架构开发，即模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。 common包中的是抽象数据模型，包括用户类，好友类和消息类；util包中是各种工具类，包括数据库操作类，日志类，文件操作类等；net包中包括线程池类和任务类；test包中是该模块程序的主入口。具体如下图所示。

图4.1 项目源文件分布图

4.1.2 配置环境

本项目在服务器端采用的数据库是mysql数据库，所以需要导入mysql的jar包：mysql-connector-java-5.1.7-bin.jar，配置完成后可在Referenced Libraries中找到相应的jar包。

4.1.3 服务端具体功能及实现

服务端具体功能：

接受客户端连接：服务器启动后，只要一有客户端连接，就会在打印台上显示，从而接受客户端发来的各个任务。
接受任务和处理任务：客户端一旦连接上服务器，只要有任务要处理，就会发给服务器，服务器会处理相应的任务，然后返回信息给客户端，从而完成交互过程。

实现：

如图 4.2 所示，当服务器启动服务系统会输出“服务器已启动…”，这时服务器处于线程等待阶段，等待客户端连接。

图4.2 服务器启动

主要代码：

	ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(9999);
			ThreadPool pool=ThreadPool.getInstance();
			while(true)
				Socket socket=serverSocket.accept();
				System.out.println("服务器接收到一个客户端连接");
				ForwardTask task=new ForwardTask(socket);
				pool.addTask(task);

如图4.3 所示，当有客户端连接时会输出如图的信息。并且将该用户所暂用的线程加入线程池：

图4.3 客户端连接

线程池主要代码：

/**
        * 循环执行任务
        * 这也许是线程池的关键所在
        */
publicvoid run() 
while (isRunning) 
                Task task = null;
synchronized (taskQueue) 
while (taskQueue.isEmpty()) 
try 
/* 任务队列为空，则等待有新任务加入从而被唤醒 */
taskQueue.wait(20);
                         catch (InterruptedException ie) 
ie.printStackTrace();
                        
                    
/* 取出任务执行 */
task = (Task) taskQueue.remove(0);
                
if (task != null) 
isWaiting = false;
try 
/* 该任务是否需要立即执行 */
if (task.needExecuteImmediate()) 
new Thread(task).start();   //开启新线程执行这个Task
                         else 
	System.out.println("一个任务正在执行");
task.run();    //执行这个Task的是同一个线程
                        
                     catch (Exception e) 
e.printStackTrace();
                    
isWaiting = true;
task = null;

如图4.4所示，当用户发来各种请求时，会在控制台打印相应的请求信息以及服务器是否成功处理请求，以注册为例：

图4.4 打印台信息

任务类主要代码：

/* * 任务执行入口
	 */
	publicvoid run() 
		while (onWork) 
			// 读数据
			try 	
				receiveMsg();
			 catch (Exception e)  // 发生异常————通常是连接断开，则跳出循环，一个Task任务执行完毕
				e.printStackTrace();
				break;
			
		
		try 
			if (socket != null)
				socket.close();
			if (dis != null)
				dis.close();
			if (dos != null)
				dos.close();
			socket = null;
			dis = null;
			dos = null;
	
	// 接收消息
	publicvoid receiveMsg() throws IOException 
				// 读取请求类型，登录，注册，更新头像等等
		intrequestType = dis.readInt();
				switch (requestType) 
		case Config.REQUEST_LOGIN: // 处理“登陆”请求
			handLogin();
			break;
		case Config.REQUEST_REGIST: // 处理“注册”请求
			handRegist();
			break;
		…..

如图 4.5 ,4.6所示，当用户注册成功后，会在服务器端数据库中插入相应的数据信息，包括用户ID，昵称，密码，性别，邮箱，头像和头像的最近修改时间。这块重点强调是头像的保存，其保存形式为在服务器端保存后的绝对路径，其命名规则为所对应用户的id。

文件类主要代码：

//根据用户ID,创建一个以该ID为文件名的jpg图片
	publicstatic File createHeadFile(intuserId)
        File fileParent = new File(WORK_HEAD_PATH);
if (fileParent.exists() == false) 
fileParent.mkdirs();
        
        File file = null;
file = new File(WORK_HEAD_PATH + "\\\\" + userId+ ".jpg");
try 
file.createNewFile();
         catch (IOException e) 
e.printStackTrace();
        
returnfile;

4.2客户端模块

客户端具体功能：

注册功能：建立与服务器的连接并注册，能显示注册失败信息。
登录功能：将添加成功的好友显示在好友列表中，并且可以通过点击进入聊天界面，进行与好友的聊天。将最近联系的好友以及其对话内容显示在消息界面。
添加好友功能：输入存在的id号，能搜索出相对应的用户及其基本信息，点击添加好友，发送请求，id号码不存在，显示无此用户。
聊天功能：当好友发来信息时显示在聊天界面中。用户也可以与此同时发送消息给好友。消息类型有三种：

文本：输入框直接输入。
图片：图片的获取方式有两种，拍照和本地照片。
语音：长按语音按钮，进行录音。

聊天记录:能保存聊天记录，并能查看，删除聊天记录的详细信息。
信息提示：系统弹出信息到来的信息，并播放音乐来提示。
退出登录功能：用户点击后可退出当前帐号，以登录另一个帐号。

4.2.1 客户端欢迎界面

如图 4.7 所示，用户在点击应用程序图标后启动应用的欢迎界面：

图4.7欢迎界面

关键代码：

	Private void initView() 
		// 如果是首次运行
		mHandler = new Handler();
		mHandler.postDelayed(new Runnable() 
			publicvoid run() 
				goLoginActivity();
			
		, 1000);

4.2.2 客户端注册界面

如图 4.8 所示，用户在登陆界面点击新用户按钮，进入注册界面：

关键代码：

// 对话框显示
	protected Dialog onCreateDialog(intid) 
		AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
		switch (id) 
		caseCHOICE_HEAD_DIALOG: 
			builder.setTitle("选择头像来源").setItems(new String[]  "相册", "拍照" ,
					new DialogInterface.OnClickListener() 
						@Override
						publicvoid onClick(DialogInterface dialog, intwhich) 
							if (which == 0) 

								// 跳转到图片浏览器的应用，选取图片
								Intent i = new Intent();
								i.setType("image/*");
								i.putExtra("return-data", true);
								i.setAction(Intent.ACTION_GET_CONTENT);
								// 回传数据
								startActivityForResult(i,										Activity.DEFAULT_KEYS_SHORTCUT);
							 elseif (which == 1) 
								// 拍照
								Intent it = new Intent(
									"android.media.action.IMAGE_CAPTURE");
								File file = FileUtil.createHeadFile("temp");
								fileUri = Uri.fromFile(file);
								it.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, fileUri);
								startActivityForResult(it,
										Activity.DEFAULT_KEYS_DIALER);
							
						
					);
		
			break;
		
		returnbuilder.create();