JAVA聊天室程序-需求分析报告.doc

网络聊天室程序
-需求分析报告

班 级 :通信工程01班
小组成员：25黄 浩（组长）、
10何昶卫 、
05徐志庆、
26卢 翱 、
24罗泽思、

目录

1、引言--------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1编写目的--------------------------------------------------------------------------- 1

1.2项目背景----------------------------------------------------------------------------------------- 1

1.3预备知识----------------------------------------------------------------------------------------- 1

1.4参考资料--------------------------------------------------------------------- 2

2、项目简介---------------------------------------------------------------------------------------------2
2.1项目要求----------------------------------------------------------------------------------------- 2

2.2整体思路------------------------------------------------------------- 3

2.3功能需求分析----------------------------------------------------------------------------------- 3

3、系统分析与设计-----------------------------------------------------------------------------------4
3.1设计思路---------------------------------------------------------------4

3.2开发环境及工具------------------------------------------------------------------------------- 4

3.3服务器结构-------------------------------------------------------------------------------------- 4

3.4客户端结构--------------------------------------------------------------- 5

3.5功能实现细节----------------------------------------------------------------------------------- 5
3.5.1客户端运行细节-------------------------------------------------------------------------- 6

3.5.2服务器端运行细节------------------------------------------------------------------- 7

4、用户注册、登录流程以及系统界面---------------------------------------------------------8
4.1用户注册过程-----------------------------------------------------------------------------------8

4.2用户登录过程-----------------------------------------------------------------------------------8

4.3服务器界面------------ 9

4.4登录界面----------------------------------------------------------------------------------------- 9

4.5聊天室界面-----------------------------------------------------------------------------------------------10

1、引言
在网络越来越发达的今天，人们对网络的依赖越来越多，越来越离不开网络，由此而产生的聊天工具越来越多，例如，国外的ICQ、国内腾讯公司开发的OICQ。基于Java网络编程的强大功能，本次实训中使用Java编写一个聊天系统。
一般来说，聊天工具大多数由客户端程序和服务器程序外加服务器端用于存放客户数据的数据库组成，本系统采用客户机/服务器架构模式通过Java提供的Socket类来连接客户机和服务器并使客户机和服务器之间相互通信，由于聊天是多点对多点的而Java提供的多线程功能用多线程可完成多点对多点的聊天，数据库管理系统用SQL Server2008完成并通过JDBC-ODBC桥访问数据库。

本系统建立在JAVA平台上，系统的设计使用了面向对象技术和面向对象的设计原则。系统采用C/S结构，客户端与客户端以及客户端与服务器端之间通过Socket传送消息。使用JAVA语言编写，开发工具采用Eclipse。服务器端设计与实现过程中，采用了多线程技术，可以在单个程序当中同时运行多个不同的线程，执行不同的任务。大大增强了程序对服务器资源的利用。
聊天系统完成后将可进行多人对多人的聊天，对好友进行添加、删除，对新用户的注册，发送消息、接受消息等等功能。

1.1编写目的
编写软件需求说明是为了使用户和软件开发人员双方对该软件的初始规定有一个共同的理解，并以此作为开发者进行软件设计用户进行验收的依据。该文件包含对软件的功能、性能和运行环境的要求。

1.2项目背景
实训：综合课程设计Ⅰ（计算机软件）
开发软件名称：网络聊天室

1.3预备知识
1.数据库访问权限的设计
2.数据表的设计及E-R模型
3.数据记录的添加、删除、查询、修改

4.多线程的实现
5.网络编程
6.可视化界面设计
7.数据库编程
8.正则表达式的应用
9.UML建模

1.4参考资料

[1]《数据库应用技术项目教程》（哈尔滨工程大学出版社，主编罗耀军
、唐军芳、管胜波）
[2]《java程序设计教程》（清华大学出版社，刘平主编）

2、项目简介
2.1项目要求
①后台数据库使用SQL Server 2008，并且保存在服务器端。至少有三个表：用户注册表、权限管理表，用户基本信息。用户注册表和权限管理表是一对一的关系，即一个用户只有一个权限；用户基本信息表的用户注册表也是一对一关系。
②管理数据库的人员权限分为两种，一种是管理员，一种是普通用户。管理员可以增加、查看、删除某一个成员的信息，没有修改权限，普通用户只能查看、修改、删除本人的信息。
③每个用户在登录之间必须先进行注册，注册是通过客户端的注册界面进行，注册的流程参照普通网站的注册流程进行（不需要太复杂），注册成功的用户只是普通用户。在注册过程中，用户名只能使用中文或英文，不能使用其它的字符。
④用户通过注册名和密码进行登录，登录以后，可以开始聊天，聊天的界面由用户自行设计。
⑤每一个用户都可以看到其他所有用户发表的聊天信息。管理员用户可以屏蔽一些敏感的词，比如“黄色”等。

2.2整体思路 
该聊天系统，就是服务器来提供服务端连接响应，客户端主动的发起连接请求。当多个用户同时连接到服务器时，经由服务器的接收与转发便可以实现客户之间的通信。 
对于整体系统的流程，也是分为两部分，即客户端的发起请求，服务器响应请求。首先是客户端设置所想要连接的服务器，然后客户端就会根据设置的服务器IP地址，向服务器发起建立连接请求。而服务器端是始终在监听网络状态的，主要检测到有一个连接请求，那么服务器就会给当前的发起端分配一个服务线程，用于处理它的各种请求。

2.3功能需求分析
实现网络聊天的功能，采用Java Socket编程，服务器与客户端采用了TCP/IP连接方式，在设计聊天方案时，可将所有信息发往服务器端，再由服务器进行处理，服务器端是所有信息的中心。聊天系统不外乎两个方面，服务器端和客户端。简单分析一下两个方面所要完成的任务。 

服务器端的任务包括： 
1、服务器端应当建立一个ServerSocket，并且不断进行侦听是否有客户端连接或者断开连接。 
2、服务器端应当是一个信息发送中心，所有客户端的信息都传到服务器端，由服务器端根据要求分发信息。 
  以上就是服务器端最主要的两个任务。不难看出，服务器端的任务并不复杂。 

客户端应该完成的任务包括： 
1、与服务器端建立通信通道，向服务器端发送信息。 
2、接收来自服务器的信息。 
相对服务器而言，客户端的任务更加简单，有了以上的简单分析，可以知道，解决上述四个问题，即完成了该聊天系统的核心。

3、聊天室系统设计与分析
3.1设计思路
在Internet上的聊天程序一般都是以服务器提供服务端连接响应，使用者通过客户端程序登录到服务器，就可以与登录在同一服务器上的用户交谈，这是一个面向连接的通信过程。因此，程序要在TCP/IP环境下，实现服务器端和客户端两部分程序。
1.首先通过继承JFrame类构造服务器界面。
2．设计客户端程序使其能够完成正常的通信功能，并且可以更改背景颜色，设置字体颜色。
3．设计侦听程序，使其显示登录的ip地址端口号，以及用户昵称，通过侦听按钮可以调用客户端程序，实现聊天功能。

3.2开发环境及工具
服务器端：（Windows平台）首先应有java环境jdk,建议采用jdk1.7.1；Eclipse。
客户端： java环境jdk，建议jdk1.7.1；Eclipse。
本系统运行所需用到的环境为:
硬件配置 ：
中央处理器（CPU） ：P4 2.0G以上的处理器；
硬 盘：40GB以上硬盘；
内 存：256以上的DDR内存；
显 卡：128M以上显存显卡
软件配置：
WINDOWS 7 版本、Eclipse、jdk-1.7.1、SQL server 2008等。

3.3服务器结构

1、AppServer.java为服务器端监听类，负责服务器的启动，包括启动监听端口、服务器监控界面。
2、ServerFrame.java 为服务器监控窗体，负责监控服务器运行状态。
3、Connection.java 为服务器连接处理的具体实现。

3.4客户端结构

1、ChatClient.java 为客户端程序启动类，负责客户端的启动和退出。
2、Login.java 为客户端程序登录界面，负责用户帐号信息的验证与反馈。
3、Register.java 为客户端程序注册界面，负责用户帐号信息的注册验证与反馈。
4、ChatRoom.java 为客户端程序聊天室主界面，负责接收、发送聊天内容与服务器的Connection合作。
5、Windowclose 为ChatRoom.java的内部类，负责监听聊天室界面的操作，当用户退出时返回给服务器信息。

3.5功能实现细节

概述：
聊天室主要功能的实现：从界面输入登录信息，然后与服务器建立Socket连接（连接时应指定服务器的IP地址和端口号，而客户端socket的端口由本方操作系统从空闲端口中确定），服务器端的“倾听Socket”收到连接请求后，一般会接受连接请求，并生成一个服务端socket，专门负责与此客户端socket的通信。一旦连接请求成功，客户端将信息及请求通过本方socket的输出流发送给服务器端相应的socket，服务端则通过服务器端Socket的输入流接受客户端传输过来的信息及请求，分析是何请求，然后根据请求类型，进行相应的处理（如登录、转发信息等）。服务方也可以根据需要，通过socket的输出流发信息和请求给客户端（公告）。客户方和服务方都可以通过关闭本方的socket而结束一次通讯过程。为了实现多客户在线的请求，使用多线程机制来处理，对每一个客户端连接通讯，服务器端都有一个线程专门负责处理。

3.5.1客户端运行细节
1、注册：
当选择注册时，Register界面等待用户输入注册信息，并将信息封装成Register_Customer类，然后通过建立在Socket的连接之上的对象输出流将用户注册信息发送给服务器端，服务器端将请求转发给Connection处理，Connection 在收到信息后将验证数据的完整性并在数据库中查找该用户名是否已经注册，然后将注册信息加入数据库，最后将注册结果返回给客户端。客户端显示注册结果。

2、登录：
当选择登录时，客户端由Login 界面等待用户输入登录信息后，封装成Customer对象类然后通过建立在Socket的连接之上的对象输出流将用户登录信息发送给服务器端，服务器端将请求转发给Connection处理，Connection 在收到信息后将验证数据的完整性并在对象型数据库中查找该用户名是否已经注册，然后将注册用户的信息与登录请求信息进行密码验证，在登录成功后将该用户添加到在线用户列表，最后将登录结果返回给客户端。若登录成功，客户端将启动聊天室主界面。
3、 聊天：
a、发送聊天信息：私聊功能需在在线列表中选中私聊聊天对象，并勾选私聊选项。群聊功能取消对私聊功能的勾选即可。当用户点击完发送按钮后程序开始将当前用户名、聊天对象、聊天内容、表情和是否私聊进行封装，然后获取Socket连接，再用对象输出流包装Socket的输出流将聊天信息对象发送给服务器端。
b、接收聊天信息：用一个单独的接收线程实现，客户端必须随时接收服务器发来的消息，而读取消息的方法采用的是阻塞式方法，若在事件处理程序中读（占用的是事件处理线程）则会使程序在此后无法响应用户操作，所以需要生成一个单独的线程专门用于读取处理消息。而发送消息的方法则是将消息放入操作系统的发送缓冲区后就返回的，所以发送执行的相当快，可以在事件处理线程中直接调用。发送和接收可以同时进行。

3.5.2服务器端运行细节
1、注册：
创建一个File文件类，载入“user.txt”，再用对象输入流ObjectInputStream包装File文件类，将存储在“user.txt”得向量对象Vector中载入内存中，现在系统中的向量就是对象型数据库，存储着每条用户信息对象。判断是否是第一个注册用户，判断用户名是否已经存在，判断用户名是否为系统关键字，用户名有效后 写入数据库，并给客户端返回信息，关闭Socket连接。
2、登录：
去数据库读用户数据，打开用户数据库文件“user.txt”，将用户数据对象集载入内存，以供下面的程序使用。验证用户名是否存在，验证用户密码是否正确，验证用户是否已经登录，验证是否已经超过最大登录人数如果以上验证全部正确，返回客户端信息，关闭Socket连接。
3、退出：
接收退出信息，当用户退出时，客户端将会用基于Socket的对象输出流发给服务器退出对象，把用户从在线列表中删除，更新在线列表。
4、聊天：
接收用户聊天信息，当用户发送聊天信息时，服务端将会收到客户端用Socket传输过来的聊天信息对象，然后将其转换为Message对象，返回聊天信息，然后系统从Message中提出消息类型，再根据类型将消息强制转化ChatMessage，调用ChatMeaage中方法，获取目的客户名称列表，根据目的地用户名从用户名、socket键值表中获取socket，再通过socket将Message转发到相应的用户。

4、用户注册、登录流程以及系统界面
4.1用户注册过程

4.2用户登录过程

4.3服务器界面

4.4登录界面

4.5聊天室界面