基于Socket的聊天室

1、设计报告课 程 设计名称 基于Socket的聊天室 专业班级 同组人姓名 同组人学号 实验日期 指导教师 成 绩 年 月 日一、设计目的和要求1、实验目的网络聊天系统主要对象是局域网内的用户，使用交流更简单。设计本系统的目标如下：一台电脑上能够同时登陆多个不同的用户。进入聊天页面后用户在用户列表中可以看到在线用户。用户登陆成功后如果需要私聊可以在界面中勾选“悄悄话”选择框进行私聊。若用户需要群聊，可以在好友列表中选择所有人进行群聊。2、实验要求可以实现用户显示、公共聊天、私人聊天、系统消息提示等功能。二、设计说明（包括设计分析，系统运行环境，设计中的重点和难点，输入和输出输出条件等）聊天室主要

2、由聊天室服务器和聊天室客户端组成。聊天室服务器负责管理与客户端的连接并发送消息给客户端；聊天室客户端负责接收或者发送聊天消息，登录聊天室服务器等。一个简单的服务器/客户机聊天室模型如图：1.首先启动聊天室服务器，使得TcpListener开始监听端口，此时TcpListener会进入Pending状态，等待客户端连接；2.其次，当有客户端连接后，通过AccepSocket返回与客户端连接的Socket对象，然后通过读写Socket对象完成与聊天室客户端的数据传输。聊天室客户端成功启动后，首先创建一个Socket对象，然后通过这个Socket对象连接聊天室服务器，连接成功后开通Socket完成数

3、据的接收和发送处理。聊天室服务器和聊天室客户端消息的传递是这样进行的：2.1聊天协议的应答：在本聊天协议中只定义了两种应答：OK和ERR。客户端收到OK应答时，表示前面发送的聊天命令执行成功；收到ERR应答时，表示前面发送的聊天命令执行失败；2.1.1聊天状态：聊天状态：CLOSED和CONNECTED状态。当执行CONN命令后就进入CONNECTED状态。只有在这个状态下才可以执行以下的聊天命令： CONN:连接聊天室服务器JOIN:加入聊天（通知其他用户本人已经加入聊天室服务器）LIST:列出所有的用户（向客户端发送全部的登录用户名字）CHAT:发送聊天信息（公开的聊天信息）PRIV:进行

4、私聊（三个参数：私聊信息用户；接收私聊信息用户；发送信息）EXIT:客户端向服务器发送离开请求；QUIT:退出聊天，服务器向客户端发送退出命令（执行QUIT命令聊天状态变为CLOSED）在执行了QUIT命令后，聊天状态就会变为CLOSED的状态，此时客户端只能执行CONN命令再次登录聊天室服务器。2.1.2 聊天命令 聊天命令主要有：CONN,JOIN,LIST,CHAT,PRIV和QUIT,下面分别介绍这些命令的定义和格式。1）CONN命令:CONN命令连接聊天室服务器。当聊天室客户端和聊天室服务器建立了Socket连接后，会马上发送CONN命令。其命令格式如下：CONN|发送者的用户名：附

5、件信息|CONN的参数为发送者的用户名，一般是用户用于聊天的昵称。如果昵称已经存在，就发送ERR命令，否则就发送OK命令。下面是两个CONN的链接过程，其中第一个是失败的连接过程，第二个是成功的链接过程：CONN|tom|-ERR|USER TOM ALREADY EXISTSCONN|tom|_OK 2）JOIN命令JOIN命令用于通知用户加入聊天聊天室服务器。当一个用户登录到聊天室服务器后，服务器会发发送JOIN命令通知其他用户有新用户入聊天室服务器。JOIN的命令格式如下:JOIN|XXXX|JOIN的参数为刚刚登录到聊天室服务器的用户名，该命令可以不需要用户端的响应，客户端接收到该命名

6、后一般就是更新界面，显示XXX已经加入聊天室。对于刚刚加入的用户，其状态会在收到JOIN命令后变为CONNECTED状态。3）LIST命令LIST命令用于向聊天室客户端发送全部的登录用户名字，以便于用户聊天室客户端上选择用户进行私聊。LIST命令的命令格式如下:LISTUSERNAME 1| USERNAME2|.| USERNAMEX|LIST命令的参数可以有很多，用户间用“|”分开，客户端接收到该命令后会解析命令参数并把这些用户显示在界面上。4）CHAT命令CHAT命令用于向所有用户发送聊天信息，这是公开的聊天信息其命令格式如下：CHAT|发送者的用户名：发送内容|CHAT命令的参数有两个

7、，前面的是发送者的用户名，后面的是发送内容。客户端收到该命令后不需要进行如何处理，只有把信息显示在界面上即可。5）PRIV命令PRIV命令是进行私聊的命令和CHAT命令不同，通过RPIV命令传输的信息智能veil接受用户看到。PRIV命令的格式如下PRIV|发送者的用户名|接受者的用户名|发送内容| PRIV命令有三个参数，第一个是发送私聊信息的用户，第二个是接收私聊信息的用户，第三个是发送的信息。6）QUIT和EXIT命令EXIT命令是客户端向服务器发送离开请求，其命令格式如下EXIT|要离开的用户名|EXIT的参数是要离开的用户名。当聊天室服务器接受到该命令后，会清除该用户的一些记录和数据

8、，然后向该客户端发送QUIT命令，表示用户已经离开。QUIT命令的格式如下QUIT|客户端收到该命令后，知道服务器已经进行了一些处理，此时可以把链接状态变为CLOSED状态。2.2系统运行环境Microsoft visual studio 2010三、系统详细设计（包括程序模块、流程、主要函数等） 3.1 聊天室服务器模块 聊天室程序主要包括服务器和客户端建立连接模块、通信模块、和关闭连接模块 聊天室服务器是聊天室的主体，所以应该首先创建聊天室服务器，只有建立了聊天室服务器，客户才能连接到上面，从而进行聊天。服务器建立之后，一般处于监听状态，等待客户机的连接申请。聊天室服务器的设计界面如下：

9、“当前在线用户”文本框显示了当前登陆到聊天室的客户数，“socket端口号”文本框用于输入聊天室服务器监听的端口号。“Socket停止”按钮用于停止聊天室服务器。下部左侧的列表框用于显示所有登录的用户，右边的Richtextbox用于显示所有的聊天信息、系统消息等。3.2 聊天室客户端模块 聊天室客户端主要是好用户进行交互的，其界面设计如下所示：聊天室客户端的各个控件的功能如下所示：“服务器地址”文本框：用于输入聊天室服务器的ip地址或者是聊天室服务器的机器名字等“端口号”文本框：聊天室服务器进行监听的端口号“用户名”文本框：登录聊天室服务器的用户名。如果为空，单击“登录”按钮时会提示用户输入

10、用户名。“登录”按钮：单击该按钮会连接到聊天室服务器。“离开“按钮：单击该按钮会退出聊天室服务器。”当前在线用户列表”列表框：显示当前在线的全部用户，列表中给出了这些用户的名字。“系统信息”Richtextbox：显示聊天信息、系统消息等。“悄悄话”复选框：选择该按钮后，只向某个选择的用户发送信息，其他用户看不到这些信息。“发送”按钮：用于发送聊天信息“颜色”按钮：用于设置聊天信息或者系统信息的颜色。3.3 聊天室服务器的协议解析流程 聊天室服务器的数据接收流程图从图中可以看出，当有客户端连接聊天室服务器后，服务器立刻为这个客户建立一个数据接收的独立线程。在接收线程中，如果接收到了聊天命令，就

11、对其进行解析处理。 服务器接收到CONN命令，就向其他用户发送JOIN命令告诉有用户加入，然后把当前的全部用户信息返回到刚刚加入的用户，以便于该用户在界面上显示用户列表。当接收到命令后，就清楚当前用户的信息，然后向其他用户发送命令，告诉其他用户有用户退出了，这些用户的客户端会把离开的用户从用户列表中删除。3.4 聊天室客户端的协议解析流程 从图中可以看出，当客户端连接到服务器后，服务器立刻建立一个数据接收的独立线程。在接收线程中，如果收到了聊天命令，就对其进行解析处理。聊天室客户端一共处理的命令有五种：OKERRLISTJOINQUIT命令。 当接收到QUIT命令后，客户端就将已经离开的用户从

12、用户列表中清楚。如果不是这几种命令，就表示普通的信息，需要把信息输出到界面上。四、程序源代码及注释系统的主要功能有用户显示，公共聊天，私人聊天，系统信息等。下面分别介绍服务器和客户端的实现方法。服务器端设计ChatServer.cs文件中包含了ClientServerForm类和Client类，其中ClientServerForm类是实现聊天室服务器的主要类，它封装了聊天室服务器的基本操作。下面对服务器端实现代码进行介绍：类和成员定义以及构造函数ClientServerForm中引用了两个与网络操作相关的命名空间：System.Net和System.Net.Sockets。2）获得有效的端口号

13、和IP地址下面的代码用于获得本地局域网或者拨号动态分配的IP地址。在启动聊天室服务器时，会用到这些IP地址。private string getIPAddress()/ 获得本机局域网IP地址 IPAddress AddressList = Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName().AddressList;if (AddressList.Length1)return ;return AddressList0.ToString(); private static string getDynamicIPAddress( )/ 获得拨号动态分配IP地址IPAddress

14、 AddressList = Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName().AddressList;if (AddressList.Length2)return ;return AddressList1.ToString();聊天室服务器监听的端口号时通过getVaidPort函数获得。通过System.Convert.ToInt32(port)语句尝试把用户输入的端口号转换为整型值。private int getValidPort(string port)int lport;/测试端口号是否有效try/是否为空if (port=) throw new Argumen

15、tException(端口号为空，不能启动服务器);lport = System.Convert.ToInt32(port);catch (Exception e)/ArgumentException, /FormatException, /OverflowExceptionConsole.WriteLine(无效的端口号： + e.ToString();this.rtbSocketMsg.AppendText(无效的端口号： + e.ToString()+n);return -1;return lport;3）启动聊天室服务器/当单击“Socket启动”按钮时，便开始监听指定的Socket端

16、口private void btnSocketStart_Click(object sender, System.EventArgs e)int port = getValidPort(tbSocketPort.Text);if (port connected - closedprivate string state = closed;public Client(ClientSeverForm server, Socket clientSocket)this.server = server;this.currentSocket = clientSocket;ipAddress = getRem

17、oteIPAddress();private string getRemoteIPAddress()return (IPEndPoint)currentSocket.RemoteEndPoint).Address.ToString();5）处理聊天命令服务器处理聊天命令时，需要向客户端发送命令或者发送响应信息。这些命令的发送都是通过SendToClient（）函数实现的。/SendToClient()方法实现了向客户端发送命令请求的功能private void SendToClient(Client client, string msg)System.Byte message=System.T

18、ext.Encoding.Default.GetBytes(msg.ToCharArray();client.CurrentSocket.Send(message,message.Length,0);以上代码主要是用于服务器初始化和接收客户端发送来的数据。4.2 客户端设计 聊天室客户端主要包含在文件ChatClient.cs文件中，该文件中包含了一个类ChatClientForm，该类中封装了聊天室客户端界面和聊天命令处理逻辑。下面介绍这个类中主要功能的实现方法。连接聊天室服务器聊天室客户端启动后，单击“登入”按钮会执行下面的代码连接聊天室服务器。程序首先检查是否已经是CONNECTED状态

19、，如果是就退出。然后检查用户是否输入了用户名，如果没有就显示一个对话框，提示用户应该输入用户名。最后通过TcpClient方法连接聊天室服务器并发送CONN消息命令。/连接聊天服务器private void btnLogin_Click(object sender, System.EventArgs e)if (state = CONNECTED)return;if(this.tbUserName.Text.Length=0)MessageBox.Show(请输入您的呢称!,提示信息,MessageBoxButtons.OK,MessageBoxIcon.Exclamation);this.t

20、bUserName.Focus();return;try/创建一个客户端套接字，它是Login的一个公共属性，/将被传递给ChatClient窗体tcpClient=new TcpClient();/向指定的IP地址的服务器发出连接请求tcpClient.Connect(IPAddress.Parse(txtHost.Text),Int32.Parse(txtPort.Text);/获得与服务器数据交互的流通道（NetworkStream)Stream=tcpClient.GetStream();/启动一个新的线程，执行方法this.ServerResponse()，/以便来响应从服务器发回的

21、信息Thread thread=new Thread(new ThreadStart(this.ServerResponse);thread.Start();/向服务器发送“CONN”请求命令，/此命令的格式与服务器端的定义的格式一致，/命令格式为：命令标志符（CONN）|发送者的用户名|string cmd=CONN|+this.tbUserName.Text+|;/将字符串转化为字符数组Byte outbytes=System.Text.Encoding.Default.GetBytes(cmd.ToCharArray();Stream.Write(outbytes,0,outbytes.

22、Length);catch(Exception ex)MessageBox.Show(ex.Message); 发送聊天信息 在连接到聊天室服务器后，用户就可以输入聊天信息了。输入完毕单击“发送”按钮时，便会进入btnSend_Click处理程序。在btnSend_Click处理程序中，如果不是私聊，就把“CHAT”命令发送给服务器，否则（为私聊），就把“PRIV”命令发送给服务器。/注意命令格式一定要与服务器端的命令格式一致private void btnSend_Click(object sender, System.EventArgs e)tryif(!this.cbPrivate.Ch

23、ecked)/此时命令的格式是：/命令标志符（CHAT）|发送者的用户名：发送内容|string message=CHAT|+ this.tbUserName.Text +:+tbSendContent.Text+|;tbSendContent.Text=;tbSendContent.Focus();/将字符串转化为字符数组Byteoutbytes=System.Text.Encoding.Default.GetBytes(message.ToCharArray();Stream.Write(outbytes,0,outbytes.Length);elseif(lstUsers.Selecte

24、dIndex=-1)MessageBox.Show(请在列表中选择一个用户,提示信息,MessageBoxButtons.OK,MessageBoxIcon.Exclamation);return;string receiver=lstUsers.SelectedItem.ToString();/消息的格式是：/命令标志符（PRIV）|发送者的用户名|接收者的用户名|发送内容|string message=PRIV|+this.tbUserName.Text+|+receiver+|+tbSendContent.Text+|;tbSendContent.Text=;tbSendContent.Focus();/将字符串转化为字符数组byte outbytes=System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes(message.ToCharArray();Stream.Write(outb