用Java实现Server-Client结构的聊天系统

说在前面．．．

　　近日研究了一下Java，以及用Java实现socket网络编程的方法，对于创建一个聊天系统总算有了一点心得，不过我究竟还是个Java初学者，在众多高手面前舞刀弄枪，免不了有些胆战心惊，毕竟才疏学浅，如果在方法方面有什么不足或者欠成熟的地方，各位大虾看过之后还要多多指点，毕竟我看Java只看了一个星期，很多高级方法还没有接触，不可能完全设计出一个完美的系统，大家还是分享一下自己的经验好了，毕竟，重在交流嘛。
　　言归正传，标准Java包中提供了相当完善的针对网络通信和I/O相关操作的类库，利用这些类，可以在很短时间内设计出一个网络交互系统。socket编程让程序员几乎不用了解任何网络通信协议，就可以编写出强大的网络系统。要建立一个Server-Client结构的聊天系统，也非难事。善加利用socket，I/O操作以及多线程编程，就能实现这个系统。

分析任务．．．

　　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，对设计这个程序来说，等于完成了一半。首先来看一下服务器端的任务：
　　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(包括判断没有响应的连接超时)。
　　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。
　　客户端应该完成的工作包括：
　　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。

进一步分析系统结构．．．

　　完成上述分析之后，就开始对每个问题展开研究。
　　首先是服务器端的侦听。由于服务器端要和多个客户端同时进行通信，那么系统的部分肯定必须用多个线程来完成，一旦服务器发现一个新的客户端与之建立了连接，就马上建立一个线程与该客户端进行通信。用多线程的好处在于，多个通信连接可以同时处理，不会出现由于数据排队等待而发生的延迟或者丢失，可以很好地利用系统的性能。
　　完成了服务器端的第一个的任务，那么第二个任务也就不难解决了。上面已经为每一个连接着的客户端建立了一个线程，这个线程好比一根电话线一直等待客户端说话，而信息发送中心就相当于一个总台，一旦有人打电话进来，就通过电话线把信息传送到总台，再由总台根据需要将这个信息发送给接收群。这样也就意味着，服务器每接受一条信息，就要调用一次信息发送中心的方法，并将这条信息发送到所有客户端（或者特定的某个／某几个客户端）。
　　再来看看客户端。由于客户端需要同时能够接收信息以及发送信息，所以也必须利用多个线程来实现。主线程用于接收用户输入的内容并将之发送到服务器端，而一个后台线程将一直接收来自服务器端的信息，并将之返回给客户端的用户。
　　这样，一个Server-Client结构的聊天系统基本就完成了。

具体实现．．．
　　
　　首先建立一个Server类，Server类完成一个侦听的工作，并为建立连接的客户端增加线程：
public class Server{
static Socket socketlist[] = new Socket[1000];
public Server( int socketport ) throws IOException {
listenForConnecting( socketport );
}
//listenForConnecting方法用于侦听连接

private void listenForConnecting( int socketport ) throws IOException {
ServerSocket Serversocket = new ServerSocket( socketport );
//关键是侦听的部分，用一个while循环来实现
while (true) {
Socket socket = Serversocket.accept();
//一旦客户端连接进来，就增加一个线程用于与该客户端的通信，关键在于传递参数，
//将Server类和客户端的sokcet都传送到这个通信线程
new ConnectionForClient( this, socket );
}
//SendMessageCenter方法用于发送信息给客户端
public void SendMessageCenter (String message,Socket socket) throws IOException{

//建立输出流，将信息发送给客户端
//你会发现一个用于储存客户端socket信息的数组socketlist[]，该数组在客户
//端连接或断开连接时更新数据，这里不详细讨论这个问题
for(int k=0;k<socketlist.length();k++){
DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream( socketlist[k].getOutputStream() );
dataOut.writeUTF( message );
}

//其他用于判断信息的过程....
....
}
}

然后建立ConnectionForClient类，这个类完成与客户端的连接，并与之进行通信：
public class ConnectionForClient extends Thread{
Server Server;
Socket socket;
//所有准备工作在构造器中完成
public ConnectionForClient( Server Server, Socket socket ) {
this.Server = Server;
this.socket = socket;
start();
}
public void run() {
//首先建立DataInputStream类用于接收客户端发送的信息
DataInputStream dataIn = new DataInputStream( socket.getInputStream() );
//类似于服务器的侦听连接工作，同样侦听客户端发送的信息
while (true) {
String message = dataIn.readUTF();

//一旦接收到客户端发送的信息，就将详细发送者和发送的信息传给Server类的信息发送中心
Server.SendMessageCenter( message , this.socket );
}
}
static public void main( String args[] ) throws Exception {
//程序开始执行
int socketport = 8765;
new Server( socketport );
}
}

　　完成了服务器端的程序，然后是客户端：
public class Client extends Thread {
DataInputStream dataIn;
DataOutputStream dataOut;
//Client类的构造器

public Client( String host, int port ){
建立socket对象
Socket socket = new Socket( hostAdress, socketport );
//建立输入输出流对象
dataIn = new DataInputStream( socket.getInputStream() );
dataOut = new DataOutputStream( socket.getOutputStream() );

//开始后台线程用于监听服务器端传送的信息
start();
//然后开始接收用户输入信息并传送到客户端
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String words="";
while(true){
words = in.readLine();
sendMessage(words);
}
}
public void run(){
while (true) {
//等待服务器发送信息并显示出来
String message = dataIn.readUTF();
System.out.print ( message + ">" );
}
}
//sendMessage方法将用户输入的信息发送给服务器
private void sendMessage( String message ){
dataOut.writeUTF( message );
}
//程序开始执行

public static void main(String args[]){
int socketport = 8765;
String hostAddress = "211.211.211.211" //其实可以通过参数指定IP和端口，这里简化这个过程
new Client( hostAdress , socketport );
}
}

这样，一个Server-Client结构的聊天系统的核心就完成了，当然这只是一个最简单的框架，要进一步完善的话还要进一步考虑很多问题，例如：

其他问题．．．

客户端发送的信息应该分为公用以及私有的信息，然后SendMessageCenter根据信息的类别来判断应该将信息发送给哪些用户。
拥有权限的客户端可以动态地建立聊天频道，然后SendMessageCenter还可以判断信息所属的聊天频道来决定向谁发送信息
客户端可以执行聊天命令，例如返回当前服务器的在线信息，返回某个用户的相关信息，退出聊天系统等等。
所有这些问题都可以通过Client与Server类的SendMessageCenter方法建立一个不很复杂的通信协议来完成。一个通信协议就是一组约定，将相关的信息制定一个格式标准，让接收方和发送方都知道这条信息将作为什么身份进行通信。
例如，发送方发送的信息为普通的聊天信息时，可以增加一个前缀：words = "[chatmessage]" + words，而发送一条要求返回在线名单的信息时，可以发送另一个前缀 words="[returnonlinelist]"。
当SendMessageCenter接收到客户端信息时，首先判断message的前缀，如果是"[chatmessage]"，则传送给其他客户端，如果是"[returnonlinelist]"，则返回给该客户端一个OnlineList。
一般地，这样就制定了一个简单的通信协议。

　　关于聊天系统，大概就这样一些心得，上面的具体实现中的代码忽略了一些细节以及必要的try-catch-finally结构，目的是为了让核心代码看上去显得更加清晰一些。大家可以讨论一下更好的结构设计。