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计算机网络课程设计之网络聊天程序的设计与实现
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前言
计算机网络课程设计开始，要求用C/C++，而且有些题目还要有图形界面，因此决定用Qt写图形界面，同时决定用一个程序完成所有的实验设计。 白嫖容易，创作不易，本文原创，转载请注明！！！ 源码和可运行程序： 链接：https://pan.baidu.com/s/1A9KctmpP2JJgyW2wLrehIg 提取码：Lin2 计算机网络课程设计： 计算机网络课程设计之网络聊天程序的设计与实现 计算机网络课程设计之Tracert与Ping程序设计与实现 计算机网络课程设计之基于 IP 多播的网络会议程序 计算机网络课程设计之网络嗅探器的设计与实现 计算机网络课程设计之电子邮件客户端程序设计与实现 计算机网络课程设计之TELNET 终端设计与实现 计算机网络课程设计之网络代理服务器的设计与实现 计算机网络课程设计之简单 Web Server 程序的设计与实现 Qt入门系列： Qt学习之C++基础 Qt学习之Qt安装 Qt学习之Qt基础入门(上) Qt学习之Qt基础入门(中) Qt学习之Qt基础入门(下) 创作不易，整个课程设计程序3000多行代码，所有实验都写在了一个程序中，时间有限，能力不足，转载望注明！！！ 本文链接 个人博客：https://ronglin.fun/archives/264 PDF链接：见博客网站 CSDN: https://blog.csdn.net/RongLin02/article/details/122509928 实验题目网络聊天程序的设计与实现 实验目的了解 Socket 通信的原理，在此基础上编写一个聊天程序。 总体设计（含背景知识或基本原理与算法、或模块介绍、设计步骤等） 本次设计客户端用了Qt，Qt的一个很鲜明的特色就是可以使用槽函数异步处理数据。 服务器端用了Java，因为要用到多线程处理每一个客户端，同时用到了很多阻塞式方法，Java的库中对于多线程的处理十分方便，因此服务器用Java书写。 客户端在Qt中创建一个TCP连接十分简单 参考博客：QT5实现简单的TCP通信 首先使用QT的网络套接字需要.pro文件中加入一句： QT += network客户端的代码比服务器稍简单，总的来说，使用QT中的QTcpSocket类与服务器进行通信只需要以下5步： 创建QTcpSocket套接字对象 QTcpSocket* socket = new QTcpSocket(); 使用这个对象连接服务器 socket->connectToHost(IP, port); 使用write函数向服务器发送数据 int result = socket->write(data); 当socket接收缓冲区有新数据到来时，会发出readRead()信号，因此为该信号添加槽函数以读取数据 QObject::connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MainWindow::socket_Read_Data); void MainWindow::socket_Read_Data() { QByteArray buffer; //读取缓冲区数据 buffer = socket->readAll(); } 断开与服务器的连接 关于close()和disconnectFromHost()的区别，可以按F1看帮助 socket->disconnectFromHost(); //socket->close() 服务器虽然服务器端用的是Java写的，但是还是提一下Qt中如何创建服务器 Qt TCP服务器服务器除了使用到了QTcpSocket类，还需要用到QTcpSever类。即便如此，也只是比客户端复杂一点点，用到了6个步骤： 创建QTcpSever对象 QTcpSocket server = new QTcpServer(); 侦听一个端口，使得客户端可以使用这个端口访问服务器 这里的第一个参数是QHostAddress，在Qt的assistant(帮助文档)有详细的说明 server->listen(QHostAddress::Any, port); 当服务器被客户端访问时，会发出newConnection()信号，因此为该信号添加槽函数，并用一个QTcpSocket对象接受客户端访问 connect(server,&QTcpServer::newConnection,this,&MainWindow::server_New_Connect); void MainWindow::server_New_Connect() { //获取客户端连接 socket = server->nextPendingConnection(); } 使用socket的write函数向客户端发送数据 int result = socket->write(data); 当socket接收缓冲区有新数据到来时，会发出readRead()信号，因此为该信号添加槽函数以读取数据 QObject::connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MainWindow::socket_Read_Data); void MainWindow::socket_Read_Data() { QByteArray buffer; //读取缓冲区数据 buffer = socket->readAll(); } 取消侦听 server->close();Qt异步处理数据用起来很方便，因为connect函数的存在，程序不用阻塞，可以等待槽函数的触发。 Java TCP服务器接下来说明Java如何创建一个TCP服务器 参考博客：TCP通信的Java实现 先创建一个ServerSocket类调用accept()方法获取连接，此方法阻塞式方法获取客户端的输入流，来读客户端数据获取客户端的输出流，来向客户端写数据关闭所有对象 代码如下 import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class Server { public static void main(String[] args) { //1. 创建服务器ServerSocket对象 try { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); //2. 获取客户端请求对象Socket Socket socket = serverSocket.accept(); //3. 获取字节输入流对象 InputStream inputStream = socket.getInputStream(); //4. 读取客户端数据 byte[] bytes = new byte[1024]; int len = inputStream.read(bytes); System.out.println(new String(bytes,0,len)); //5. 获取字节输出流对象 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); //6. 向客户端回写数据 outputStream.write("I am OK.".getBytes()); //7. 释放资源 socket.close(); serverSocket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } 详细设计（含主要的数据结构、程序流程图、关键代码等） 数据格式首先是数据的数据格式，这里我设置了一个Message类，格式如下： TYPE: Information FROM: 11809 TO: 11810 TIME: 2022-01-05 17:18:49 CONTENT: test测试一共是5项数据： TYPE，表示数据的类型，类型一共有3种，一个是Heartbeat，表示心跳，心跳类的数据包只有一个Type类型的数，其余都是0或者null，第二种是UserList，表示用户列表，当有客户端连入TCP服务器或者与其断开的时候，会广播发送一次UserList数据包，用来告诉所有客户端更新用户列表。最后一个是Information数据包，用来封装消息。FROM，在Information中表示数据的发送者TO，在Information中表示数据的接收者，TCP服务器通过此来把数据发送给相应的TCPClientTIME，时间，注意虽然发送者在发送的时候会填入一个时间到Information类数据包中，但是当数据到达服务器时，服务器会以本身的时间来更新这部分，以防客户端本身的时间错误CONTENT，表示内容，即正文部分。 服务器如果要实现聊天室，首先要先设计一个服务器，服务器的设计主要是Java多线程实现 下面简单说明一下设计过程 一共有3类线程： 第一类线程是在Main中的一个while(true)，主要是向服务器中所有连接的客户端发送心跳包，每500ms发送一个心跳包，如果发送失败则说明客户端已经断开，然后广播一个UserList类型的数据，来告诉客户端更新列表。第二类线程是TCPServer线程，该线程的主要作用就是用来处理阻塞的accept()方法，当连接成功一个客户端之后，将其添加到一个维护的ArrayList，然后再次while(true)阻塞accept()方法。第三类线程就是用来处理所有的客户端的数据，主要是处理阻塞的read()方法，用来监听客户端的输入。同时每一个客户端的标识是用他们本身的本地Port数据来标识。 客户端
下面展示一下过程 可以看到数据发送成功，同时在服务器端也能获得数据 当第二个客户端断开： 因为本实验用的是Qt和Java已经封装好的TCP库，所以用起来很方便，因为以前已经有TCP服务开发经验所以本实验开发比较简单。 个人觉得本次设计亮点在于设计Message类型和添加了心跳包。 =w= |
界面如上，当点击登录的时候，socket开始连接，ip地址为自行写死的"127.0.0.1"端口也是写死的"60001"，然后登录之后收到来自服务器的UserList类型的数据包，然后更新自己的在线用户栏目，复位就是清0一个计数变量，清空按钮是清空上下的textEdit控件，启动新进程是为了调试，主要是用来启动一个新的子进程，发送按钮的逻辑是先清空发送栏，然后调用write()方法，把数据打包成Message格式，然后发送给服务器。 需要注意的是，要时刻注意判定是否在登录的状态下。
可以看到连接成功，然后进行数据交换 
当第二个断开的时候，可以在服务器端看到14760已经断开，同时第一个客户端可以看到14760已经断开了。【本文地址】