《Java项目实践》：简单聊天程序

Posted 2020-07-27 HelloWorld_EE

《Java项目实践》：简单聊天程序

由于这个简单程序，还是涉及到很多的知识点，下面我们就一点一点的来完成。

我们熟悉的QQ聊天，就有一个界面，是吧，我们自己做一个简单的聊天程序，因此我们也就需要为Client写一个界面。因此，这就是我们第一步需要完成的任务。

第一步：为Client端写一个界面

完成一个界面有两种方法，一种是使用Frame对象来完成，另外一种是继承JFrame类来完成.本项目使用第二种。

第二种继承JFrame类完成的界面的程序如下：

    public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf=null;
        private TextArea ta=null;
        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

        }

    }

第一种使用JFrame对象来实现与第二种类似，代码如下：

    public class ChatClient_v1 {

        private TextField tf =null;
        private TextArea ta = null;
        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient_v1().launch();
        }

        private void launch() {
            JFrame frame=new JFrame();
            frame.setTitle("client端");
            frame.setLocation(300,400);
            frame.setSize(300,400);

            tf = new TextField();
            ta = new TextArea();
            frame.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            frame.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            frame.pack();
            frame.setVisible(true);
        }

    }

运行结果如下：

这样，我们的第一步就算完成了。

在QQ聊天中，当我们在输入消息窗口中输入好消息后，当我们按下回车键后，消息第一会出现在我们窗口的上面，第二会发送个服务器端。

下面我们先完成这两个功能。

2、第二步：为Client端的输入窗口添加回车事件

为TextField添加回车事件有两种方法，具体看这篇博文：http://blog.sina.com.cn/s/blog_908652640100ut12.html

public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf=null;
        private TextArea ta=null;
        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);
            /*
             * 关闭窗口的两种方法
             * */
            //this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.addWindowListener(new WindowAdapter(){//为了关闭窗口
               public void windowClosing(WindowEvent e)
               {
                   System.exit(0);
               }
              });

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            //为TextField添加回车事件响应
            tf.addActionListener(new ActionListener() {

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");
                }
            });

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

        }

    }

这样就完成了为TextField添加回车事件。

为了和QQ聊天更加贴近，我们还对其显示在TextArea中进行了一些细节的处理(例如，TextArea中的内容为原先的内容经过换行后添加新的内容等)。本想和QQ一样，Client端发送的内容显示在TextArea的右边，但是没有找到相应的方法。

下面进行下一步的实现，将内容发送到Server端。

但是，将Client端的内容发送的Server端，有如下的几个小的步骤需要实现，例如，Client端和Server端先需要建立连接，然后才能通信，是吧。因此，我们想完成建立连接的过程。

第三步：Client端和Server端建立连接

首先先创建一个Server类，代码如下：

    public class ChatServer {

        private ServerSocket server=null;


        public static void main(String[] args) {
            new ChatServer().start();
        }

        private void start(){
            boolean b_serverStart = false;
            try {
                //监听本地地址且端口号为8888
                server = new ServerSocket(8888);
                b_serverStart = true;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            while(b_serverStart){
                //等待客户端的连接
                Socket client = null;
                try {
                    client = server.accept();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }  
                System.out.println("与客户端连接成功！");  
            }

        }

    }

而Client端主要添加了一个connect方法

    private void connect() {
            //客户端请求与本机在8888端口建立TCP连接 
            try {
                client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
                client.setSoTimeout(10000);  
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

Client端完整代码如下：

    public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf = null;
        private TextArea ta = null;
        private Socket client =null;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);
            /*
             * 关闭窗口的两种方法
             * */
            //this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.addWindowListener(new WindowAdapter(){//为了关闭窗口
               public void windowClosing(WindowEvent e)
               {
                   System.exit(0);
               }
              });

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            //为TextField添加回车事件响应
            tf.addActionListener(new ActionListener() {

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");
                }
            });

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

            connect();

        }

        private void connect() {
            //客户端请求与本机在8888端口建立TCP连接 
            try {
                client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
                client.setSoTimeout(10000);  
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

    }

这样就建立了一个Server端和Client的连接。

当Server端启动成功后，支持任意多个Client端来建立连接。

以上就是Server端和Client端建立连接，接下来需要完成的任务就是Client端给Server端发送数据

第四步：Client端给Server端发送数据

在Client端，主要是在TextField的的Listener中的代码上面添加一些代码，代码如下：

    private class ClientListener implements ActionListener{

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");
                //往服务器端发送数据 
                    try {
                        bw = new BufferedWriter(
                                new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    try {
                        bw.write(content);
                        bw.flush();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    try {
                        bw.close();
                        client.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }


                }
            }

Client端完整代码如下：

    public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf = null;
        private TextArea ta = null;
        private Socket client =null;
        private BufferedWriter bw = null;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);
            /*
             * 关闭窗口的两种方法
             * */
            //this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.addWindowListener(new WindowAdapter(){//为了关闭窗口
               public void windowClosing(WindowEvent e)
               {
                   System.exit(0);
               }
              });

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            //为TextField添加回车事件响应
            tf.addActionListener(new ClientLisenter());

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

            connect();

        }

        private void connect() {
            //客户端请求与本机在8888端口建立TCP连接 
            try {
                client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
                client.setSoTimeout(10000);  
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private class ClientLisenter implements ActionListener{

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");

                    try {
                        bw = new BufferedWriter(
                                new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    try {
                        bw.write(content);
                        bw.flush();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    try {
                        bw.close();
                        client.close();
                    } catch (IOException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }


                }
            }


    }

而在Server端的代码如下，代码思想为：Server端每接收一个Client的连接请求，就开启一个线程来进行数据的接收处理。

    public class ChatServer {

        private ServerSocket server = null;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatServer().start();
        }

        private void start(){
            boolean b_serverStart = false;
            try {
                //监听本地地址且端口号为8888
                server = new ServerSocket(8888);
                b_serverStart = true;
            } catch (IOException e) {
                //解决打开多个Server端的情况
                System.out.println("请关闭已经打开的Server端，重新开启");
                System.exit(0);
            }

            while(b_serverStart){
                //等待客户端的连接，如果没有获取连接  
                Socket client = null;
                try {
                    client = server.accept();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }  
                System.out.println("与客户端连接成功！");  
              //为每个客户端连接开启一个线程  
                new Thread(new ServerThread(client)).start();  
            }

            try {
                server.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private class ServerThread implements Runnable{
            private Socket client = null;
            private DataInputStream dis = null;
            private boolean b_connect = false;

            public  ServerThread(Socket client) {
                this.client=client;
                try {
                    dis = new DataInputStream(this.client.getInputStream());
                    b_connect=true;
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            @Override
            public void run() { 

                try{
                    while(b_connect){  
                        //接收从客户端发送过来的数据  
                        String str= dis.readUTF();
                        if(str == null || "".equals(str)){  
                            b_connect = false;  
                        }else{  
                            if("bye".equals(str)){  
                                b_connect = false;  
                            }else{  
                                //将接收到的字符串前面加上输出到控制台
                                System.out.println(str);
                            }  
                        }  
                    }
                }
                catch(IOException e){
                    System.out.println("client端关闭了");
                    //e.printStackTrace();
                }
                finally{
                    try{
                        if(dis!=null) dis.close();
                        if(client!=null) client.close();
                    }
                    catch(IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }               
                }
            }           
        }

    }

但是，里面有一个bug，Server端只能接收Client端的发送的第一条语句，但发送第二条语句时，就报如下的错误：

    java.net.SocketException: Socket is closed
    at java.net.Socket.getOutputStream(Unknown Source)
    at client.ChatClient$ClientLienter.actionPerformed(ChatClient.java:92)
    at java.awt.TextField.processActionEvent(Unknown Source)
    at java.awt.TextField.processEvent(Unknown Source)
    at java.awt.Component.dispatchEventImpl(Unknown Source)
    at java.awt.Component.dispatchEvent(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue.dispatchEventImpl(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue.access$500(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.security.ProtectionDomain$1.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
    at java.security.ProtectionDomain$1.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue$4.run(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue$4.run(Unknown Source)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at java.security.ProtectionDomain$1.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
    at java.awt.EventQueue.dispatchEvent(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.pumpOneEventForFilters(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForFilter(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForHierarchy(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(Unknown Source)
    at java.awt.EventDispatchThread.run(Unknown Source)
    java.io.IOException: Stream closed
    at java.io.BufferedWriter.ensureOpen(Unknown Source)
    at java.io.BufferedWriter.write(Unknown Source)
    at java.io.Writer.write(Unknown Source)
    at client.ChatClient$ClientLienter.actionPerformed(ChatClient.java:98)

即java.net.SocketException: Socket is closed 和java.io.IOException: Stream closed。

因此，将ChatClient端最后的代码注释掉就OK了。

                try {
                    br.close();
                    client.close();  
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                } 

现在又出现了新的问题，当我们输入多条消息时，Server端不读取消息，而是等数据达到一定长度或者是Client关闭后，才读取消息。

将BufferedReader/BufferedWrite换成 DataInputStream/DataOutputStream就可以了。

完整代码如下：

    public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf = null;
        private TextArea ta = null;
        private Socket client =null;
        private DataOutputStream  dos = null;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);
            /*
             * 关闭窗口的两种方法
             * */
            //this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.addWindowListener(new WindowAdapter(){//为了关闭窗口
               public void windowClosing(WindowEvent e)
               {
                   disconnect();
                   System.exit(0);
               }
              });

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            //为TextField添加回车事件响应
            tf.addActionListener(new ClientLisenter());

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

            connect();

        }

        private void connect() {
            //客户端请求与本机在8888端口建立TCP连接 
            try {
                client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
                client.setSoTimeout(10000); 
                dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private void disconnect(){  

                try {
                    if(dos!=null) dos.close();
                    if(client!=null) client.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

        }

        private class ClientLisenter implements ActionListener{

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");

                    try {
                        dos.writeUTF(content);
                        dos.flush();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
            }


    }

以上就是Client端发送数据到Server端的代码实现。

最后来实现下Server端发送数据到Client端。

第五步：Server端发送数据到Client端

有了上面的基础，Server端发送数据到Client端就比较好实现了

Client端的代码主要是在上一个版本的基础上添加了一个receiver 函数，这个函数使用了一个while循环来做。

    public class ChatClient extends JFrame{

        private TextField tf = null;
        private TextArea ta = null;
        private Socket client =null;
        private DataOutputStream  dos = null;
        private DataInputStream dis = null;

        private boolean b_conn =false;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatClient().launch();
        }

        private void launch() {
            this.setTitle("client端");
            this.setLocation(300, 400);
            this.setSize(300, 400);
            /*
             * 关闭窗口的两种方法
             * */
            //this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.addWindowListener(new WindowAdapter(){//为了关闭窗口
               public void windowClosing(WindowEvent e)
               {
                   disconnect();
                   System.exit(0);
               }
              });

            tf=new TextField();
            ta=new TextArea();

            //为TextField添加回车事件响应
            tf.addActionListener(new ClientLisenter());

            this.add(BorderLayout.SOUTH,tf);
            this.add(BorderLayout.NORTH, ta);
            pack();//窗口自动适应大小，使窗口能正好显示里面所有的控件。
            this.setVisible(true);

            connect();

            receiver();

        }

        private void receiver() {
            while(b_conn){
                String str = null;
                try {
                    //从服务器端接收数据有个时间限制（系统自设，也可以自己设置），超过了这个时间，便会抛出该异常  
                    str = dis.readUTF();
                } catch (IOException e) {
                    System.out.println("Time out, No response"); 
                }
                System.out.println(str);
            }
        }

        private void connect() {
            //客户端请求与本机在8888端口建立TCP连接 
            try {
                client = new Socket("127.0.0.1", 8888);
                client.setSoTimeout(10000); 
                dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());
                dis = new DataInputStream(this.client.getInputStream());
                b_conn = true;
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private void disconnect(){  

                try {
                    b_conn = false;
                    if(dos!=null) dos.close();
                    if(client!=null) client.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

        }

        private class ClientLisenter implements ActionListener{

                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                    String content = tf.getText();
                    /*
                     * 判断TextArea中是否有内容,如果有，则需要先加入一个换行符，
                     * 然后再加入内容，否则直接加入内容
                     * */
                    if(ta.getText().trim().length()!=0){
                        ta.setText(ta.getText()+"\n"+content);
                    }
                    else{
                        ta.setText(content);
                    }

                    tf.setText("");

                    try {
                        dos.writeUTF(content);
                        dos.flush();

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
            }


    }   

Server端的代码如下：

    public class ChatServer {

        private ServerSocket server = null;

        public static void main(String[] args) {
            new ChatServer().start();
        }

        private void start(){
            boolean b_serverStart = false;
            try {
                //监听本地地址且端口号为8888
                server = new ServerSocket(8888);
                b_serverStart = true;
            } catch (IOException e) {
                //解决打开多个Server端的情况
                System.out.println("请关闭已经打开的Server端，重新开启");
                System.exit(0);
            }

            while(b_serverStart){
                //等待客户端的连接，如果没有获取连接  
                Socket client = null;
                try {
                    client = server.accept();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }  
                System.out.println("与客户端连接成功！");  
              //为每个客户端连接开启一个线程  
                new Thread(new ServerThread(client)).start();  
            }

            try {
                server.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private class ServerThread implements Runnable{
            private Socket client = null;
            private DataInputStream dis = null;
            private DataOutputStream dos = null;
            private boolean b_connect = false;

            public  ServerThread(Socket client) {
                this.client=client;
                try {
                    dis = new DataInputStream(this.client.getInputStream());
                    dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream()); 
                    b_connect=true;
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            @Override
            public void run() { 

                try{
                    while(b_connect){  
                        //接收从客户端发送过来的数据  
                        String str= dis.readUTF();
                        if(str == null || "".equals(str)){  
                            b_connect = false;  
                        }else{  
                            if("bye".equals(str)){  
                                b_connect = false;  
                            }else{  
                                //将接收到的字符串前面加上输出到控制台
                                System.out.println(str);
                                //将Client端发送过来的数据+时间发送回去
                                dos.writeUTF("server在时间"+new Date().toString()+"收到信息:"+str);
                            }  
                        }  
                    }
                }
                catch(IOException e){
                    System.out.println("client端关闭了");
                    //e.printStackTrace();
                }
                finally{
                    try{
                        if(dis!=null) dis.close();
                        if(dos!=null) dos.close();
                        if(client!=null) client.close();
                    }
                    catch(IOException e){
                        e.printStackTrace();
                    }               
                }
            }           
        }

    }

以上就实现了简单Client端和Server端的通信。

最后一步：Server端实现消息的转发

前一个版本实现了Server端和Client的通信，但是，离我们的聊天程序还差一点点。

QQ聊天的流程时这样，

因此，在Server端，还需要将Client端发送来的数据转发给其它的客户端。

在Server端，

1、首先需要将连接此服务器端的所有Client端记录下来。

2、然后，如果有Client发送消息，则将消息广播出去。

有一个细节需要注意：如果某个Client端关闭了，则在Server端保存有所有Client端记录的结果中需要将此Client端的记录移出。

实现的代码如下：

    public class ChatServer {

        private ServerSocket server = null;

        //记录所有连接上此服务器的客户端
        private List<ServerThread> serverThreads = new ArrayList<ServerThread>();

        public static void main(String[] args) {
            new ChatServer().start();
        }

        private void start(){
            boolean b_serverStart = false;
            try {
                //监听本地地址且端口号为8888
                server = new ServerSocket(8888);
                b_serverStart = true;
            } catch (IOException e) {
                //解决打开多个Server端的情况
                System.out.println("请关闭已经打开的Server端，重新开启");
                System.exit(0);
            }

            while(b_serverStart){
                //等待客户端的连接，如果没有获取连接  
                Socket client = null;
                try {
                    client = server.accept();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }  
                System.out.println("与客户端连接成功！");  
              //为每个客户端连接开启一个线程  
                ServerThread st = new ServerThread(client);
                serverThreads.add(st);
                new Thread(st).start();  
            }

            try {
                server.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        private class ServerThread implements Runnable{
            private Socket client = null;
            private DataInputStream dis = null;
            private DataOutputStream dos = null;
            private boolean b_connect = false;

            public  ServerThread(Socket client) {
                this.client=client;
                try {
                    dis = new Dat