仿QQ聊天软件2.0版

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    上次课设做了Java版的仿QQ聊天程序，这次软件实训，我们继续完善了仿QQ聊天程序，将上次未完成及不完善的地方进行完善和改进，还新加了部分功能：表情输入、气泡模式、文件传输、截屏、语音聊天。逐步向QQ的基本功能靠齐。通过这次软件实训，又有了很多收获。

一、设计内容及要求

1.1综述

A.系统概述

我们要做的就是类似QQ这样的面向企业内部的聊天软件，基本功能和QQ类似。首先，系统分为两大部分，第一部分是客户端，是用户使用的部分，第二部分就是服务器，所有的客户端都是通过服务器来进行用户身份验证及聊天转接的。客户端提供主要的界面及服务请求，如：登录界面、注册界面、找回密码界面、主窗体界面、聊天界面、信息查看界面等。客户端主要提供服务请求界面，核心的业务逻辑处理主要由服务器提供，并向客户端发送请求的结果。同时，服务器要能提供服务的开启、关闭功能及查看在线人数及客户端登录日志。

人员组成及分工

张亚超（组长）：负责整体的架构设计、后台数据库及通信部分。

房 鑫（组员）：聊天界面、注册界面、登录界面、找回密码、表情输入及字体设置。

高 明（组员）：主窗体界面、信息查看及文件传输。

苟周平（组员）：截屏传输、语音聊天

B.要求

1).小组成员必须按时完成各自的任务。

2).设计上与技术上有问题的先自行解决（看书、上网查），如不能解决的集体讨论解决。有其它的问题及时提出来！

3).必须写文档（写把各自模块的整体设计用UML图或Viso画的图（尽量不要只是简单的语言叙述）表达出来），学会用面向对象的思想来来设计，采用模块化的思想分解模块。（设计原则与设计模式能用的用）

4).每个类必须有类说明，每个函数也必须有函数说明,函数的具体设计也必须有必要的注释。

5).如果不能遵守规定或要求的可以提前退出，不强留。

（注：即使不会写代码，也没关系，只要一能用UML图或其他的图等表达出自己的设计思想及具体的实现设计也行）

C.开发环境

运行环境：Myeclipse集成开发环境,jdk 1.6版本。

使用语言：Java语言。

使用数据库：Oracle数据库。

1.2需求分析

需求背景

即时通信软件为我们提供了诸多的方便，使我们逐步享受信息时代的便捷。大家最熟悉的即时通信软件就是QQ了，因为它几乎已经融入了我们每个人的日常生活。没有了QQ，没有了手机，我们或许真的“活不了了”。由此可见，生活在信息时代的人们对即时通信、聊天软件有巨大的需求，这样的软件也将为我们节省大量的时间和金钱，或许还能成为我们发家致富的工具，比如：产品的推介、售后服务及技术交流等。

然而，既然已经有了QQ如此强大的即时通信软件，我们再去做这样的软件还有什么竞争力吗？QQ已经深入人心，要想再去做可能没有任何竞争力。此时，我们可以换一个角度，调整用户对象。如今，企业内部信息在这个信息时代就是金钱，尤其是一些大企业的内部信息，如果这些信息泄露，可能会造成巨大的经济损失，甚至将导致企业破产。但是，为了便捷企业员工之间的交流，做这样的一个企业内部即时通信、聊天软件还是很有市场的。我们的目标就是做的像QQ，但面向企业内部使用。

企业内部为了方便员工之间便捷的交流，需要开发一款适合企业内部员工进行即时通信的软件，这样的软件既满足了企业内部员工之间便捷的交流，同时，也防止企业内部信息的外流，开发这样一块面向企业内部的即时通信软件，对于企业来说获益良多。

在开发这款软件时，为了使习惯了使用QQ的用户，更加方便的使用本软件，我们将很大程度上，模仿QQ的用户界面设计，以适应用户的使用习惯，方便用户使用。

功能需求

1）客户端：提供登录、主窗体及聊天等界面及对应的业务逻辑，向服务器发送相应的服务请求，并接受相应的处理结果。客户端是轻量级的软件，只负责链接远程服务器，并发出相应的服务请求，并不进行核心业务逻辑的处理。具体的处理交给服务器，而客户端只接收服务器处理的结果并显示给用户。

2）服务器：监控登录信息及在线用户信息，接收客户端的服务请求，并做相应的处理，然后将处理结果发送给客户端。服务器负责处理核心的业务逻辑，并负责连接数据库，保存和读取数据。因此，服务器端设计的好坏也直接影响即时通信软件的质量。

3）各项功能需求：

1.登陆：用户通过QQ号和密码登录。

2.注册账号：用户要先注册账户才能登录聊天。

3.好友聊天：这是最基本也是最主要的功能，可以发送文字、表情等。

4.找回密码：为了避免用户忘记密码而无法登录。

5.查看个人和好友信息：可以查看用户的个人信息。

6.查找添加删除好友：查找好友可以添加，删除好友用于剔除用户。

7.截屏并传输：截取用户屏幕截图并传输。

8.发送文件：可以发送用户文件。

9.语音聊天：可以实时进行语音聊天。

用例描述

1）客户端：

图 1-1 客户端用例图

2）服务器：

图 1-2 服务器端用例图

二、设计原理及方案

2.1总体设计

系统架构设计

1）采用MVC架构模式

客户端：

A．   包view（视图、界面层）：只负责界面的显示。

B．   包business（业务逻辑层）：核心业务的处理。

C．   包data  (数据访问层)：读写数据、接收发送数据。

服务器：

A. 包view（视图、界面层）：只负责界面的显示。

B. 包business（业务逻辑层）：核心业务的处理。

C. 包data  (数据访问层)：读写数据、接收发送数据。

2）           文件组织

A.     客户端：

图2-1 客户端文件组织结构

B.     服务器：

图2-2 服务器文件组织结构

3）             采用基于网路的三层C/S模式

图2-3 基于C/S的模式图

功能模块设计

1）客户端：

图2-4 客户端功能模块图

2)服务器：

图3-5 服务器功能模块图

数据库设计

1）概念结构设计

图 2-6 数据库实体E-R图

2）逻辑结构设计

用户表(QQ号、密码、签名、头像编号、昵称、性别、生日、星座、血型、学历、电话、邮箱、所在地)

分组表(组号、组名、创建时间、QQ号)

好友表(好友QQ号、QQ号、所属分组号、添加时间、是否上线)

聊天记录表(记录编号、发送者QQ号、接受者QQ号、发送时间、信息编号)

聊天内容（信息编号、内容、字体类型、字体大小、字体颜色)

登录信息表(登录编号、登录IP、端口号、登录时间、是否在线、QQ号)

QQ群（群编号、群名称、创建时间）

用户与群关系（关系编号、QQ号、群编号）

找回密码信息表（编号、问题、答案、QQ号）

表情信息表（信息编号、表情代号、表情名称）

3）表结构设计

表 2-1 用户与群关系（User_Group）

表 2-2 用户信息表（UserInfo）

表 2-3分组信息表（Subgroup）

表 2-4好友信息表（Friends）

表 2-5聊天记录表（ChatInfo）

表 2-6信息表（Text）

表 2-7登录信息表（Login）

表 2-8 QQ群信息（GroupTable）

表 3-9找回密码信息表（GetPwdInfo）

表 3-10表情信息表（FaceInfo）

通信协议设计

计算机之间传送数据由两种，即TCP通信和UDP通信。TCP是可靠的面向连接的通信协议，二UDP是不可靠的面向无连接的通信协议。

1）基于TCP的通信

在进行登录用户验证、添加好友、删除好友等操作时，采用基于TCP的通信协议。

2）基于UDP的通信

基于UDP通信的基本模式：

（1）将数据打包，称为数据包（好比将信件装入信封一样），然后将数据包发往目的地。

（2）接受别人发来的数据包（好比接收信封一样），然后查看数据包中的内容。

在进行用户聊天时，采用基于UDP的通信协议。

缓存数据设计

1） 用户信息Bean

为了保存用户及好友的个人信息，此处设计用户信息缓存数据，当用户登录时，将用户个人及好友的基本信息保存，以备用户查询，就不用再次连接数据库获取了。

UserInfoBean类：保存用户QQ号、昵称、签名、血型、地址等信息。

2） 消息信息Bean

用户在进行聊天时，需要传递必要的信息，此处的消息Bean数据结构就是存储收发用户的QQ号、IP地址、消息内容、字体大小、字体颜色、字体类型等信息。

Message类：保存收发用户的QQ号、IP地址等信息。

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2.2详细设计

系统流程图

图 2-7 系统流程图

设计模式使用

1）中介者模式：

所有的用户都通过服务器进行通信，服务器其中介的作用。

2）观察者模式：

当有用户登录时，会通知其他在线好友，其他好友及时修改此用户的在线状态。

通信协议的实现

2.1.3.1基于TCP的通信

在进行登录用户验证、添加好友、删除好友等操作时，采用基于TCP的通信协议。

A．客户端TCP通信设计

设计ClientToServer类，该类实现了Runnable接口，是一个线程。

主要方法：

[1] boolean sendLoginInfoToServer(User u) :登录请求。

[2] void getProgerties():获取配置文件中的服务器IP地址信息。

[3] void logout(): 下线，通知服务器该用户下线。

[4]inttoRegister(UserInfoBean user):新用户注册，返回QQ号。

[5] void noticeUpdate():通知刷新好友信息。

B. 服务器TCP通信设计

1）设计ServerThread线程类：处理用户连接服务器请求，并为其启动单独的服务（Server）线程。

主要方法：

[1] void run(): 重写线程类Thread的方法，不断的等待客户端的连接请求。

[2] void pauseThread():暂停服务。

[3] void reStartThread():恢复服务。

2）设计Server线程类:处理每个上线用户个各种服务请求。

主要方法：

[1] void run():不断的等待用户的请求信息，并判断请求类型。

[2] void login():处理用户登录。

[3] void registerNewUser():处理注册新用户

[4] void queryUser():处理查询用户。

[5] void addFriend():添加好友。

[6] void deleteFriend():删除好友。

[7] void updateOwnInfo():更新自己的信息。

[8] void logout():下线。

[9] void queryFriend():查询好友信息。

2.1.3.2基于UDP的通信

在进行用户聊天时，采用基于UDP的通信协议。

A．客户端UDP通信设计

设计ClientToServerThread线程类：负责UDP通信。

主要方法：

[1]void run():循环等待监听发来的数据。

[2]void getPropertieInfo():获取通信的服务器的IP地址及本机通信端口。

[3]void sendData(byte buffer[]):发送数据。

[4]void Object ByteToObject(byte[] bytes)：将Byte数据转为Object类型。

[5]void ObjectToByte(Object obj):将Object型数据转为Byte型。

[6]void closeSocket():关闭收发数据报套接字。

B. 服务器UDP通信设计

设计ClientToServerThread线程类：负责UDP通信，主要是转发用户发送的信息，并保存用户的聊天记录。

主要方法：

[1]void run():循环等待监听发来的数据。

[2]void getPropertieInfo():获取通信的服务器的IP地址及本机通信端口。

[3]void sendData(byte buffer[]):发送数据。

[4] void Object ByteToObject(byte[] bytes)：将Byte数据转为Object类型。

[5]void ObjectToByte(Object obj):将Object型数据转为Byte型。

[6]void closeSocket():关闭收发数据报套接字。

数据访问层的实现

2.1.4.1 打开数据库连接类（ConnectionFactory）

[1]void getPropertiesInfo():从配置文件中获取数据库连接信息。

[2]Connection getConnection():打开数据库连接。

2.1.4.2 关闭数据库连接类（DbClose）

[1]void getPropertiesInfo():从配置文件中获取数据库连接信息。

[2]void close(Connection conn):关闭数据库连接。

[3]void close(PreparedStatement pre):关闭数据库语句

[4]void close(ResultSet rs):关闭结果集

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

2.1.4.3 数据操作类（Dml）

[1]void insert(UserInfoBean user):增加新用户，插入信息。

[2]void update(UserInfoBean user):更新用户信息。

[3]void delete(int qq):删除信息。

界面层的实现

2.1.5.1登录界面

JLoginFrm登陆窗体主要用于用户登陆，注册和找回密码。

内部类：

BackgroundPanel 继承于JPanel主要用于设置窗体背景图片

主要函数：

1.actionPerformed(ActionEvent e)主要对窗体的按键监听

2.JLoginFrm（）构造函数，控件的初始化。

2.1.5.2注册界面

JRegisterFrm继承与JFrame主要用于用户基本信息的注册。

主要函数：

1. Void setDay()根据不同的年份和月份设置天数

2.String getBir()以1-1月-2014形式得到用户的生日

3.getUserInfo()得到用户的所有信息

2.1.5.3 聊天界面

ChatPanel主要用于用户间的聊天通信

主要函数：

1、setMessage()设置当前显示所有会话的面板，不可编辑

2、setSendMessage（）设置当前发送消息的面板，可编辑

3、sendMessage()发送消息，讲发送消息面板的内容发送到会话面板            和对方。

4、sendFile()传输文件

5、sendImage()发送图片

6、startShake()发送震动消息

2.1.5.4 主界面

主界面的主要内容有QQ头像设置，包括昵称、QQ号、签名的显示，用户登录状态设置，还有好友列表显示，像这些创建好友列表所需要的信息是从服务端获得的；还有一些辅助界面，比如查看好友资料或者查看自己的资料界面，查找好友界面，添加好友界面等。

源码中的一些主要类及类中的主要方法及其作用：

1.ColorConvertOp类：这个类主要负责颜色转换的

[1] public ImageIcon getGrayPicture(String path)//该方法获取图片路径，将转换后的灰色ImageIcon返回。

[2] public class CombListRenderer extends JLabelimplements       2.ListCellRenderer//该类个性化设置combobox的单元格属性

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

//该方法是重写了ListCellRenderer中的getListCellRendererComponent，返回了一个自定义的Component

3、public class findFriendFrm extends JFrame

//该类负责查找好友界面

[1] public String getName()//获得找到好友的昵称或者QQ号

[2] public class InformationFrm extends JFrame

//该类负责显示好友信息的界面

2.1.5.5 用户信息界面

好友信息界面主要是将从服务端读取的好友的个人信息显示出来。

[1] publicInformationFrm(UserInfoBean userInfo)

//在该构造方法中必须传入一个UserInfoBean 的对象，此对象中包含了好友的所有信息

[2] public class selectGroupFrm extends JFrame

//该类负责显示添加好友的一个界面

4.4.6 截屏功能

设计Cut类这个类实现了截屏功能：

[1]Dimensiond =Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();

image=robot.createScreenCapture(newRectangle(0,0, d.width,d.height));// 获得整个屏幕

      [2] RescaleOp ro = new RescaleOp(0.8f,0,null);//构造一个具有所希望的缩放因子和偏移量

tempImage =ro.filter(image, null);// 对源 BufferedImage对象image进行重缩放g.drawImage(tempImage, 0, 0,this);

  4.4.7 语音功能

设计了Gain_Voice 和Play_Voice类实现语音的接收和播放功能：

[1]AudioFormat format =newAudioFormat(8000,16,2,true,true);//捕获音频

DataLine.Info info = newDataLine.Info(TargetDataLine.class,format);

[2] line =(TargetDataLine) AudioSystem.getLine(info);

line.open(format, line.getBufferSize());//打开具有指定格式和请求缓冲区大小的行

三、实现效果

登录

图5-1登录界面

图5-2登录界面

找回密码

找回密码

注册界面

图5-4 注册界面

聊天界面

图5-5 聊天界面

5.4主界面

图5-6主界面

图5-7个人信息界面

消息记录界面

图 5-8 消息记录界面

5.6语音聊天

图 5-9 语音聊天界面

文件传输

图 5-10 文件传输界面

服务器登录

图 5-9 服务器登录界面

图 5 – 10 服务器管理界面

四、测试与调试

1.登录

参与者：  程序用户

目标：    通过客户端用户登陆界面登陆服务器，获

取个人账户相关信息。

预期结果：

1.   用户启动程序

2.   用户输入自己的用户名

3.   用户输入自己的密码

4.   登陆确认

5.   登陆成功：进入主面板，更新好友列表

6.   登陆失败：输出提示信息

异常：

1.   没有联网

2.   密码错误或输入不正确

3.   用户名不存在

4.   网络通信错误

2注册账号

参与者：  程序用户

目标：    用户通过注册界面注册帐号

预期结果：

1.   打开注册界面，点击账号注册

2.   转到账号注册页面

3.   输入注册的个人信息

4.   确认，转到密码找回问题设置页面，

5.   设定密码找回问题和答案

6.   确认，账号注册成功

异常：

1.   个人信息输入错误

2.   密码找回问题设置错误

3.   网络通信错误

3好友聊天

参与者：  程序用户，聊天双方

目标：  用户通过聊天界面与好友进行聊天，显示输入的消息

和好友发送的消息

预期结果：

1.   用户双击好友列表中要进行聊天的好友图标（头像）

2.   弹出聊天窗口

3.   在消息输入区，输入要发送的消息，并在消息显示区显示

4.   接收到的好友发送的信息在消息显示区

5.   关闭聊天窗口

异常：

1.   消息发送失败

2.   网络通信错误

4找回密码

参与者：  程序用户

目标：用户通过注册时使用的密保，找回密码

预期结果：

1.   打开网站，点击找回密码

2.   转到找回密码页面

3.   输入预设问题和答案，确认

4.   成功，返回账号密码

5.   失败，提示找回密码失败

异常：

1.   问题回答错误

2.   网络通信错误

5 查看个人和好友信息

参与者：  程序用户

目标：    用户查看设定个人信息

预期结果：

1.   用户点击主面板用户头像

2.   弹出个人信息窗口

3.   选择所要修改的个人信息项

4.   确定修改，个人信息更新，窗口关闭

5.   取消修改

异常：

1.   个人信息更新失败

2.   网络通信错误

6 查找添加和删除好友

参与者：  程序用户，被添加用户

目标：  用户通过添加好友的界面查找添加好友，发出添加请

求，被添加用户进行确认。

预期结果：

1.   用户打开查找添加好友界面

2.   用户输入要查找的账号

3．   选择添加的账号

4.   确认添加，发送添加请求

5.   等待被添加用户验证通过

6.   验证通过：添加为好友，并更新个人好友列表

7.   验证被拒：提示添加失败

异常：

1.   不存在的账号

2.   网络通信错误

7 向好友发送文件

参与者：  程序用户

目标：    用户向好友发送本机文件

预期结果：

1.   用户点击发送文件

2.   弹出文件选择窗口

3.   选择要发送的文件

4.   确认发送文件

5.   好友确认接收发送的文件

6.   提示已接收到文件

异常：

1.   文件发送失败

2.   网络通信错误

8 截屏并传输

参与者：  程序用户

目标：    用户截取本机屏幕图片，并向好友发送截屏图片

预期结果：

1.   用户单击截屏

2.   弹出截屏矩形框

3.   选择要截取屏幕

4.   确认截图

5.   发送截图

5.   好友接收发送的截图

异常：

1.   截屏异常

2.   图片发送失败

3.   网络通信错误

9 语音聊天

参与者：  程序用户

目标：    进行实时的语音交流

预期结果：

1.   用户点击开始语音聊天

2.   发送信息通知好友

3.   好友同意语音聊天

4    开启双方的语音监听和播放线程

5.

异常：

1.                网络通信错误

2.                语音监听错误或异常

3.                语音播放错误或异常

五、总结

通过这次聊天程序课程设计，又有了许多收获。

聊天软件，是我之前一直想完成的一个小软件，但没有机会去做，这次有机会做，我决定把它做好，做的像QQ一样。刚开始，对于网络通信、数据库连接及操作这部分，我们之前没练习过，因此，对于整体的设计都很难把握，我们参考了部分书籍，大概了解了其原理，之后就是确定需求，虽然我们对QQ都很熟悉，也都基本了解其大概需求，但在实际设计时，很多需求方面东西都是看不见的，必须自己查资料、思考、练习才能发掘。然后就是总体设计及人员分工，这一步也很关键，如何协调每个人，如何发挥每个人的优势，这需要很多工作。

在整体设计完成后，我们考虑先开发出简单的聊天软件，然后逐步细化，因此，在详细设计时，我们简化了一些东西，先开发出一个基本原型，用以验证技术并进一步明确需求。然后，对部分技术进行改进和细化，最后，再次基础上不断的迭代进行，由于我们的水平有限，我们最初的设计并不一定是好的设计，只有不断的试验和改进，才能开发出好的软件，当然，前期的整体架构设计非常重要，这将很大程度上决定软件的质量和适应需求变更的能力。总之，在试验与改进中，我们学到了很多东西，不光是技术，还有合作。

这是第二次小组一起完成一个小项目，总体感觉相对个人完成比较轻松，而且完成的项目，比个人的更好，相互之间可以互相学习，可以看到别人的代码风格，和对同一问题的不同解决方法，每个人的设计思想，可充分展示每个人的优势，并通过相互学习，补充自己的知识不足之处，更快更好的学习知识。

本次课程设计我做的是一部分界面设计，没啥核心技术，就是对一些组件使用的巩固，通过使用这些组件，加深了对一些常用组件的继承关系的理解，有些小问题还没有解决，但是以后会自己慢慢解决的。

总体而言，我们完成的聊天软件，较好的实现了预期的目标。

软件的优点：具有漂亮、友好的界面、功能较全，软件具有较好的架构设计，用户体验较好。软件的缺点：部分功能测试还不理想，有些功能还未实现。

参考文献

1.石彦芳，李丹.《Oracle数据库应用与开发》.机械工业出版社，2013

2.耿祥义，张跃平.《Java面向对象程序设计》.清华大学出版社，2010

3.张海藩.《软件工程导论》(第5版).北京.清华大学出版社，2008

4.刘新.《Java开发技术大全》.北京.清华大学出版社，2009

5.明日科技 《Java经典编程300例》清华大学出版社 2012

6.梁建全  《你必须知道的261个Java语言问题》  人民邮电大学 2009

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