仿QQ聊天程式

一、設計內容及要求

1.1綜述

A.系統概述

我們要做的就是類似QQ這樣的面向企業內部的聊天軟體，基本功能和QQ類似。首先，系統分為兩大部分，第一部分是客戶端，是使用者使用的部分，第二部分就是伺服器，所有的客戶端都是通過伺服器來進行使用者身份驗證及聊天轉接的。客戶端提供主要的介面及服務請求，如：登入介面、註冊介面、找回密碼介面、主窗體介面、聊天介面、資訊檢視介面等。客戶端主要提供服務請求介面，核心的業務邏輯處理主要由伺服器提供，並向客戶端傳送請求的結果。同時，伺服器要能提供服務的開啟、關閉功能及檢視線上人數及客戶端登入日誌。

人員組成及分工

張XX（組長）：負責整體的架構設計、後臺資料庫及通訊部分。

房 X（組員）：聊天介面、註冊介面、登入介面、找回密碼、及其業務邏輯。

高 X（組員）：主窗體介面、資訊檢視及其業務邏輯。

B.要求

1).小組成員必須按時完成各自的任務。

2).設計上與技術上有問題的先自行解決（看書、上網查），如不能解決的集體討論解決。有其它的問題及時提出來！

3).必須寫文件（寫把各自模組的整體設計用UML圖或Viso畫的圖（儘量不要只是簡單的語言敘述）表達出來），學會用面向物件的思想來來設計，採用模組化的思想分解模組。（設計原則與設計模式能用的用）

4).每個類必須有類說明，每個函式也必須有函式說明,函式的具體設計也必須有必要的註釋。

5).如果不能遵守規定或要求的可以提前退出，不強留。

（注：即使不會寫程式碼，也沒關係，只要一能用UML圖或其他的圖等表達出自己的設計思想及具體的實現設計也行）

C.開發環境

執行環境：Myeclipse整合開發環境,jdk 1.6版本。

使用語言：Java語言。

使用資料庫：Oracle資料庫。

1.2需求分析

需求背景

即時通訊軟體為我們提供了諸多的方便，使我們逐步享受資訊時代的便捷。大家最熟悉的即時通訊軟體就是QQ了，因為它幾乎已經融入了我們每個人的日常生活。沒有了QQ，沒有了手機，我們或許真的“活不了了”。由此可見，生活在資訊時代的人們對即時通訊、聊天軟體有巨大的需求，這樣的軟體也將為我們節省大量的時間和金錢，或許還能成為我們發家致富的工具，比如：產品的推介、售後服務及技術交流等。

    然而，既然已經有了QQ如此強大的即時通訊軟體，我們再去做這樣的軟體還有什麼競爭力嗎？QQ已經深入人心，要想再去做可能沒有任何競爭力。此時，我們可以換一個角度，調整使用者物件。如今，企業內部資訊在這個資訊時代就是金錢，尤其是一些大企業的內部資訊，如果這些資訊洩露，可能會造成巨大的經濟損失，甚至將導致企業破產。但是，為了便捷企業員工之間的交流，做這樣的一個企業內部即時通訊、聊天軟體還是很有市場的。我們的目標就是做的像QQ，但面向企業內部使用。

      企業內部為了方便員工之間便捷的交流，需要開發一款適合企業內部員工進行即時通訊的軟體，這樣的軟體既滿足了企業內部員工之間便捷的交流，同時，也防止企業內部資訊的外流，開發這樣一塊麵向企業內部的即時通訊軟體，對於企業來說獲益良多。

       在開發這款軟體時，為了使習慣了使用QQ的使用者，更加方便的使用本軟體，我們將很大程度上，模仿QQ的使用者介面設計，以適應使用者的使用習慣，方便使用者使用。

功能需求

1）客戶端：提供登入、主窗體及聊天等介面及對應的業務邏輯，向伺服器傳送相應的服務請求，並接受相應的處理結果。客戶端是輕量級的軟體，只負責連結遠端伺服器，併發出相應的服務請求，並不進行核心業務邏輯的處理。具體的處理交給伺服器，而客戶端只接收伺服器處理的結果並顯示給使用者。

2）伺服器：監控登入資訊及線上使用者資訊，接收客戶端的服務請求，並做相應的處理，然後將處理結果傳送給客戶端。伺服器負責處理核心的業務邏輯，並負責連線資料庫，儲存和讀取資料。因此，伺服器端設計的好壞也直接影響即時通訊軟體的質量。

用例描述

1）客戶端：

                                                                                       圖 1-1 客戶端用例圖

2）伺服器：

                                                                           圖 1-2 伺服器端用例圖

二、設計原理及方案

2.1總體設計

系統架構設計

1）採用MVC架構模式

客戶端：

A．   包view（檢視、介面層）：只負責介面的顯示。

B．   包business（業務邏輯層）：核心業務的處理。

C．   包data  (資料訪問層)：讀寫資料、接收發送資料。

伺服器：

A. 包view（檢視、介面層）：只負責介面的顯示。

B. 包business（業務邏輯層）：核心業務的處理。

C. 包data  (資料訪問層)：讀寫資料、接收發送資料。

2）           檔案組織

A.     客戶端：

圖2-1 客戶端檔案組織結構

B.     伺服器：

圖2-2 伺服器檔案組織結構

3）             採用基於網路的三層C/S模式

圖2-3 基於C/S的模式圖

功能模組設計

1）客戶端：

圖2-4 客戶端功能模組圖

2)伺服器：

圖3-5 伺服器功能模組圖

資料庫設計

1）概念結構設計

   圖 2-6 資料庫實體E-R圖

2）邏輯結構設計

使用者表(QQ號、密碼、簽名、頭像編號、暱稱、性別、生日、星座、血型、學歷、電話、郵箱、所在地)

分組表(組號、組名、建立時間、QQ號)

好友表(好友QQ號、QQ號、所屬分組號、新增時間、是否上線)

聊天記錄表(記錄編號、傳送者QQ號、接受者QQ號、傳送時間、資訊編號)

聊天內容（資訊編號、內容、字型型別、字型大小、字型顏色)

登入資訊表(登入編號、登入IP、埠號、登入時間、是否線上、QQ號)

QQ群（群編號、群名稱、建立時間）

使用者與群關係（關係編號、QQ號、群編號）

3）表結構設計

表 2-1 使用者與群關係（User_Group）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
ugno	關係編號	Number	2	否	主鍵
qq	QQ號	number	5	否	外來鍵
gno	群編號	number	5	否	外來鍵

表 2-2 使用者資訊表（UserInfo）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
qq	QQ號	number	5	否	主鍵
pwd	密碼	Nvarchar2	10	否
sign	簽名	Nvarchar2	30	是
photoID	頭像編號	Number	2	否
nickname	暱稱	Nvarchar2	10	否
sex	性別	Char	2	否	男或女
birthday	生日	Date	是
constellation	星座	Nvarchar2	60	是
bloodType	血型	Char	10	是	A、B、O、AB
diploma	學歷	Nvarchar2	10	是
telephone	電話	Nvarchar2	15	是
email	電子郵件	Nvarchar2	20	是
address	所在地	Nvarchar2	20	是

 表 2-3分組資訊表（Subgroup）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
sno	組號	Number	2	否	主鍵
sname	組名	Nvarchar2	20	否
sdate	建立日期	Date	是	預設當前日期
qq	QQ號	number	5	否	外來鍵

 表 2-4好友資訊表（Friends）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
Fno	編號	Number	2	否	主鍵
fqq	好友QQ	number	5	外來鍵
fsno	所屬分組號	Number	2	否	外來鍵
fdate	新增日期	Date
Fstatus	是否線上	number	2
qq	本人QQ	number	5	外來鍵

 表 2-5聊天記錄表（ChatInfo）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
cno	記錄編號	number	2	主鍵
csendqq	傳送者QQ	number	5	外來鍵
creceiveqq	接受者QQ	number	5	外來鍵
cdate	傳送日期	TimeStamp
tno	資訊編號	Number	3	外來鍵

 表 2-6資訊表（Text）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
tno	資訊編號	Number	3	否	主鍵
tcontext	內容	Nvarchar2	200
tfonttype	字型型別	Nvarchar2	10
tfontsize	字型大小	Number	5
tfontcolor	字型顏色	Nvarchar2	5

 表 2-7登入資訊表（Login）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
lno	登入編號	Number	5	否	主鍵
lip	登入IP	Nvarchar2	20
lport	埠號	Number	5
ldate	登入日期	Date
lstatus	是否線上	Number	1	1 or 0
lqq	QQ號	number	5	否	外來鍵

 表 2-8 QQ群資訊（GroupTable）

欄位名稱	說明	欄位型別	欄位長度	是否為空	約束
gno	群編號	Number	5	否	主鍵
gname	群名稱	Nvarchar2	20	否
gdate	建立日期	date

通訊協議設計

計算機之間傳送資料由兩種，即TCP通訊和UDP通訊。TCP是可靠的面向連線的通訊協議，二UDP是不可靠的面向無連線的通訊協議。

1）基於TCP的通訊

在進行登入使用者驗證、新增好友、刪除好友等操作時，採用基於TCP的通訊協議。

2）基於UDP的通訊

基於UDP通訊的基本模式：

（1）將資料打包，稱為資料包（好比將信件裝入信封一樣），然後將資料包發往目的地。

      （2）接受別人發來的資料包（好比接收信封一樣），然後檢視資料包中的內容。

       在進行使用者聊天時，採用基於UDP的通訊協議。

快取資料設計

1） 使用者資訊Bean

 為了儲存使用者及好友的個人資訊，此處設計使用者資訊快取資料，當用戶登入時，將使用者個人及好友的基本資訊儲存，以備使用者查詢，就不用再次連線資料庫獲取了。

 UserInfoBean類：儲存使用者QQ號、暱稱、簽名、血型、地址等資訊。

2） 訊息資訊Bean

 使用者在進行聊天時，需要傳遞必要的資訊，此處的訊息Bean資料結構就是儲存收發使用者的QQ號、IP地址、訊息內容、字型大小、字型顏色、字型型別等資訊。

  Message類：儲存收發使用者的QQ號、IP地址等資訊。

2.2詳細設計

系統流程圖

圖 2-7 系統流程圖

設計模式使用

1）中介者模式：

所有的使用者都通過伺服器進行通訊，伺服器其中介的作用。

2）觀察者模式：

  當有使用者登入時，會通知其他線上好友，其他好友及時修改此使用者的線上狀態。

通訊協議的實現

2.1.3.1基於TCP的通訊

在進行登入使用者驗證、新增好友、刪除好友等操作時，採用基於TCP的通訊協議。

A．客戶端TCP通訊設計

  設計ClientToServer類，該類實現了Runnable介面，是一個執行緒。

主要方法：

[1] boolean sendLoginInfoToServer(User u) :登入請求。

[2] void getProgerties():獲取配置檔案中的伺服器IP地址資訊。

[3] void logout(): 下線，通知伺服器該使用者下線。

[4]inttoRegister(UserInfoBean user):新使用者註冊，返回QQ號。

[5] void noticeUpdate():通知重新整理好友資訊。

B. 伺服器TCP通訊設計

1）設計ServerThread執行緒類：處理使用者連線伺服器請求，併為其啟動單獨的服務（Server）執行緒。

主要方法：

[1] void run(): 重寫執行緒類Thread的方法，不斷的等待客戶端的連線請求。

[2] void pauseThread():暫停服務。

[3] void reStartThread():恢復服務。

2）設計Server執行緒類:處理每個上線使用者個各種服務請求。

主要方法：

[1] void run():不斷的等待使用者的請求資訊，並判斷請求型別。

[2] void login():處理使用者登入。

[3] void registerNewUser():處理註冊新使用者

[4] void queryUser():處理查詢使用者。

[5] void addFriend():新增好友。

[6] void deleteFriend():刪除好友。

[7] void updateOwnInfo():更新自己的資訊。

[8] void logout():下線。

[9] void queryFriend():查詢好友資訊。

2.1.3.2基於UDP的通訊

在進行使用者聊天時，採用基於UDP的通訊協議。

A．客戶端UDP通訊設計

  設計ClientToServerThread執行緒類：負責UDP通訊。

主要方法：

[1]void run():迴圈等待監聽發來的資料。

[2]void getPropertieInfo():獲取通訊的伺服器的IP地址及本機通訊埠。

[3]void sendData(byte buffer[]):傳送資料。

[4]void Object ByteToObject(byte[] bytes)：將Byte資料轉為Object型別。

[5]void ObjectToByte(Object obj):將Object型資料轉為Byte型。

[6]void closeSocket():關閉收發資料報套接字。

B. 伺服器UDP通訊設計

設計ClientToServerThread執行緒類：負責UDP通訊，主要是轉發使用者傳送的資訊，並儲存使用者的聊天記錄。

主要方法：

[1]void run():迴圈等待監聽發來的資料。

[2]void getPropertieInfo():獲取通訊的伺服器的IP地址及本機通訊埠。

[3]void sendData(byte buffer[]):傳送資料。

[4] void Object ByteToObject(byte[] bytes)：將Byte資料轉為Object型別。

[5]void ObjectToByte(Object obj):將Object型資料轉為Byte型。

[6]void closeSocket():關閉收發資料報套接字。

資料訪問層的實現

2.1.4.1 開啟資料庫連線類（ConnectionFactory）

[1]void getPropertiesInfo():從配置檔案中獲取資料庫連線資訊。

[2]Connection getConnection():開啟資料庫連線。

2.1.4.2 關閉資料庫連線類（DbClose）

[1]void getPropertiesInfo():從配置檔案中獲取資料庫連線資訊。

[2]void close(Connection conn):關閉資料庫連線。

[3]void close(PreparedStatement pre):關閉資料庫語句

[4]void close(ResultSet rs):關閉結果集

[5]voidclose(Connection conn, PreparedStatement pre, ResultSet rs)

2.1.4.3 資料操作類（Dml）

[1]void insert(UserInfoBean user):增加新使用者，插入資訊。

[2]void update(UserInfoBean user):更新使用者資訊。

[3]void delete(int qq):刪除資訊。

介面層的實現

2.1.5.1登入介面

JLoginFrm登陸窗體主要用於使用者登陸，註冊和找回密碼。

內部類：

BackgroundPanel 繼承於JPanel主要用於設定窗體背景圖片

主要函式：

1.actionPerformed(ActionEvent e)主要對窗體的按鍵監聽

2.JLoginFrm（）建構函式，控制元件的初始化。

2.1.5.2註冊介面

JRegisterFrm繼承與JFrame主要用於使用者基本資訊的註冊。

主要函式：

1. Void setDay()根據不同的年份和月份設定天數

2.String getBir()以1-1月-2014形式得到使用者的生日

3.getUserInfo()得到使用者的所有資訊

2.1.5.3 聊天介面

ChatPanel主要用於使用者間的聊天通訊

主要函式：

1、setMessage()設定當前顯示所有會話的面板，不可編輯

2、setSendMessage（）設定當前傳送訊息的面板，可編輯

3、sendMessage()傳送訊息，講傳送訊息面板的內容傳送到會話面板            和對方。

4、sendFile()傳輸檔案

5、sendImage()傳送圖片

6、startShake()傳送震動訊息

2.1.5.4 主介面

主介面的主要內容有QQ頭像設定，包括暱稱、QQ號、簽名的顯示，使用者登入狀態設定，還有好友列表顯示，像這些建立好友列表所需要的資訊是從服務端獲得的；還有一些輔助介面，比如檢視好友資料或者檢視自己的資料介面，查詢好友介面，新增好友介面等。

原始碼中的一些主要類及類中的主要方法及其作用：

1.ColorConvertOp類：這個類主要負責顏色轉換的

[1] public ImageIcon getGrayPicture(String path)//該方法獲取圖片路徑，將轉換後的灰色ImageIcon返回。

[2] public class CombListRenderer extends JLabelimplements       2.ListCellRenderer//該類個性化設定combobox的單元格屬性

[1] publicComponent getListCellRendererComponent(JList list,Object obj,int row,booleansel,booleanhasFocus)   

//該方法是重寫了ListCellRenderer中的getListCellRendererComponent，返回了一個自定義的Component

3、public class findFriendFrm extends JFrame

//該類負責查詢好友介面

[1] public String getName()//獲得找到好友的暱稱或者QQ號

[2] public class InformationFrm extends JFrame

//該類負責顯示好友資訊的介面

2.1.5.5 使用者資訊介面

  好友資訊介面主要是將從服務端讀取的好友的個人資訊顯示出來。

[1] publicInformationFrm(UserInfoBean userInfo)

//在該構造方法中必須傳入一個UserInfoBean 的物件，此物件中包含了好友的所有資訊

[2] public class selectGroupFrm extends JFrame

//該類負責顯示新增好友的一個介面

 三、實現效果

圖 5-1 登入介面

圖 5-2 登入介面

圖 5-3 註冊介面

圖 5-4 找回密碼介面

圖 5-5 主介面        

 圖 5-6 資訊檢視介面

圖 5-7 聊天介面

圖 5-8 訊息記錄介面

圖 5-9 伺服器登入介面

圖 5 – 10 伺服器管理介面

四、技術難點與解決方案

4.1通訊模組

在通訊模組，我們既使用了基於TCP的通訊協議，也使用了基於UDP的通訊協議，在登入驗證、新增好友等通訊部分，我們採用了基於TCP的通訊協議，在聊天時，我們採用了基於UDP的通訊協議，將兩種協議都進行了相應的練習。  

4.2資料庫模組

  在資料庫建模時，使用了多張表來儲存資料，使其達到了第三正規化，雖然，查詢資料的時候可能會涉及多個表的巢狀查詢，但每個表很單一，擴充套件靈活。

4.3介面模組

4.3.1 登入介面

登陸介面主要使用到自定義最大化，最小化和關閉按鈕，允許滑鼠點選窗體拖動。對輸入的字元進行判斷設定，只允許QQ號碼輸入數字。使用setUndecorated(true);

setResizable(false);設定去除邊框，和不允許改變窗體大小。使用addKeyListener（）函式判斷字元輸入只允許輸入數字，使用addMouseMotionListener（）方法來允許滑鼠點選任何地方拖動窗體。

4.3.2 主機介面

對一些元件的使用，如在好友顯示列表中需要用到：JTree和JTabbedPane

右鍵好友時會彈出好多選單需要用到：JMenuItem,JMenu和JPopupMenu在顯示登入狀態時需要用到：ComboBox但是系統預設的元件外觀往往達不到我們的審美要求，所以我們要對它們的外觀進行個性化設定，所以我們要對其進行重繪，以下是具體實現方法：重寫BasicTreeUI 中的setLeftChildIndent和setRightChildIndent方法，以達到對齊父子節點，重寫了DefaultTreeCellRenderer和DefaultMutableTreeNode來設定JTree帶圖片顯示節點，並且給節點增加了一些我們需要的東西，重寫ListCellRenderer   中的Component getListCellRendererComponent(JList list,Object obj,introw,boolean sel,boolean hasFocus)增加在ComboBox顯示圖片的效果。

頭像灰色顯示效果：還有一些圖片處理效果的技術，如QQ頭像去色處理（灰色頭像），其中主要原理就是將頭像圖片中的畫素陣列取出來，利用一定的顏色變換公式對其顏色進行變換以達到灰顯效果。主要實現程式碼見public classColorConvertOp中的 static public ImageIcon getGrayPicture(String path)throws IOException方法

五、總結

張的總結：

  通過這次聊天程式課程設計，又有了許多收穫。最初，本來打算做大四學長的“我校淘”網站，但，後來通過與大四學長的交流、溝通，他說三週的時間太短了，因為我們之前沒有接觸過Java Web方面的知識，所以時間不夠，因此，先學習這方面的的知識。

   聊天軟體，是我之前一直想完成的一個小軟體，但沒有機會去做，這次有機會做，我決定把它做好，做的像QQ一樣。剛開始，對於網路通訊、資料庫連線及操作這部分，我們之前沒練習過，因此，對於整體的設計都很難把握，我們參考了部分書籍，大概瞭解了其原理，之後就是確定需求，雖然我們對QQ都很熟悉，也都基本瞭解其大概需求，但在實際設計時，很多需求方面東西都是看不見的，必須自己查資料、思考、練習才能發掘。然後就是總體設計及人員分工，這一步也很關鍵，如何協調每個人，如何發揮每個人的優勢，這需要很多工作。

  在整體設計完成後，我們考慮先開發出簡單的聊天軟體，然後逐步細化，因此，在詳細設計時，我們簡化了一些東西，先開發出一個基本原型，用以驗證技術並進一步明確需求。然後，對部分技術進行改進和細化，最後，再次基礎上不斷的迭代進行，由於我們的水平有限，我們最初的設計並不一定是好的設計，只有不斷的試驗和改進，才能開發出好的軟體，當然，前期的整體架構設計非常重要，這將很大程度上決定軟體的質量和適應需求變更的能力。總之，在試驗與改進中，我們學到了很多東西，不光是技術，還有合作。

房X的總結：

這是第二次小組一起完成一個小專案，總體感覺相對個人完成比較輕鬆，而且完成的專案，比個人的更好，相互之間可以互相學習，可以看到別人的程式碼風格，和對同一問題的不同解決方法，每個人的設計思想，可充分展示每個人的優勢，並通過相互學習，補充自己的知識不足之處，更快更好的學習知識。

高X的總結：

本次課程設計我做的是一部分介面設計，沒啥核心技術，就是對一些元件使用的鞏固，通過使用這些元件，加深了對一些常用元件的繼承關係的理解，有些小問題還沒有解決，但是以後會自己慢慢解決的。

總體而言，我們完成的聊天軟體，較好的實現了預期的目標。

軟體的優點：具有漂亮、友好的介面、功能較全，軟體具有較好的架構設計，使用者體驗較好。軟體的缺點：部分功能測試還不理想，有些功能還未實現。

參考文獻

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