基于UDP协议实现的Java聊天室

转载请注明出处，谢谢！（原文链接：https://chensian.github.io/2016/05/24/chat-udp/ ）

Github ：https://github.com/chensian/Chat-UDP

项目环境

eclipse EE

JDK1.8 + Mysql

摘要

本聊天室系统是采用C/S架构设计的JAVA语言编写的聊天系统。该聊天系统具有完整的会话功能，服务器具有侦听服务，转发聊天信息，响应用户下线，发送系统消息的功能。客户端具有登陆，断开连接，发送聊天信息，接收聊天信息的功能。该聊天室由服务端和客户端组成，主要用到Socket通信的网络应用。

模块分解

功能需求分析

聊天室客户端需求分析

（1）基本功能即可以即时通讯

（2）可以查询在线用户基本信息

（3）可以进行群聊

（4）可以进行私聊

（5）可以显示在线用户列表

（6）可以离线接收信息

聊天室服务器端需求分析

（1）可以显示在线用户基本信

（2）可以显示用户发送的聊天信息的基本情况（信息内容）

UDP协议

UDP协议的几个特性

（1）UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当UDP它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

（2）由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

（4）吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

TCP与UDP比较

（1）UDP是无状态的，该协议使得数据传输的速度得到大幅度的提高。视频聊天语音聊天基本都是用UPD协议。 TCP接到客户端请求后马上做一个线程，将连接对象传递进去进行处理！但是UDP的话是没有连接对象的，只要消息包的概念！
（2）TCP是面向连接的，有比较高的可靠性，一些要求比较高的服务一般使用这个协议，如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等，而UDP是面向无连接的，使用这个协议的常见服务有DNS、SNMP、QQ等。

Java UDP 技术

DatagramPacket类说明

该类表示一个数据报包。该数据报包用来实现一个无连接包的传送服务。它是进行数据报通信的基本单位。包含了IP地址、端口号和需要传输的数据等。在发送和接收数据报时，要创建DatagramPakcet类对象作为数据的载体。

构造函数

（1）public DatagramPacket(byte ibuf[],int ilength)

功能：创建一个用于接收数据报的DatagramPacket类对象。

参数：

buf：存储数据报的缓冲区。在数据报通信中，发送和接收一个数据报，都需提供一个缓冲区，用来安置发送和接收到的数据报。

length：接收数据报的长度，必须小于等于ibuf.length。

（2）public DatagramPacket(byte ibuf[],int ilength,InetAddress iaddr,int iport)

功能：创建一个用于发送数据报的DatagramPacket类对象。

参数：

buf：存储数据报的缓冲区。

length：发送数据报的长度，必须小于等于ibuf.length。

addr：数据报要发送到的目的IP地址。

port：数据报要发送到的目的地址的端口号。

常用方法

（1）public synchronized InetAddress getAddress()

功能：返回存放在接收或发送的数据报中的IP址。

（2）public synchronized int getPort()

功能：返回存放在接收或发送的数据报中的端口号。

（3）public synchronized byte[] getData()

功能：返回存放在数据报中的数据。

（4）public synchronized int getLength()

功能：返回数据报中数据的长度。

（5）public synchronized void setAddress(InetAddress addr)

功能：设置发送数据报的目的地址为iaddr。

（6）public synchronized void setPort(int port)

功能：设置发送数据报的目的地址的端口号为port。

（7）public synchronized void setData(byte ibuf[])

功能：设置数据报中的数据内容为字节数组ibuf的数据。

（8）public synchronized void setLength(int ilength)

功能：设置数据报中的数据的长度为ilength。

DatagramSocket类说明

该类表示用来发送和接收数据报包的套接字（Socket）。要收发DatagramPacket，必须打开一个数据报套接字（Datagram Socket）。

在Java中，数据报套接字通过DatagramSocket类来创建和访问。

构造函数

（1）public DatagramSocket() throws SocketException

功能：创建用于数据报通信的socket对象，由本地主机自动指定的一个可用的端口号。

（2）public DatagramSocket(int port) throws SocketException

功能：创建用于数据报通信的socket对象，并且把它绑定到本地主机指定的端口port。

（3）public DatagramSocket(int port,InetAddress addr) throws SocketException

功能：创建用于数据报通信的socket对象，并绑定到指定的本地地址addr的指定端口port。端口号port必须为0和65535之间的一个。

常用方法

（1）public void send(DatagramPacket p) throws IOException

功能：从此socket发送数据报包。

（2）public synchronized void receive(DatagramPacket p) throws IOException

功能：从网络接收一个UDP数据报包。存储在DatagramPacket类对象p中。该数据报包还包含发送方的IP 地址和发送方主机的端口号。

（3）public InetAddress getLocalAddress()

功能：获取该socket绑定的本地地址。

（4）public int getLocalPort()

功能：获取该socket绑定的本地主机的端口号。

（5）public void close()

功能：释放该数据报socket所占用的端口。

详细设计

服务器端介绍

1)newsPush(String, DatagramPacket)

说明：登录时，离线消息推送。

2)sendAll(Message, DatagramPacket)

说明：群发消息

3)sendONE(Message, DatagramPacket)

说明：私聊私发消息

4)register(User, DatagramPacket)

说明：注册事务处理

5)login(User, DatagramPacket)

说明：登录事务处理

客户端介绍

1)登录失败：用户名或者密码错误，返回200

2)登录成功：服务器返回211

3)重复登录，服务器对此ID的原登录客户端返回201

4)登录时，对密码传送进行加密(采用md5计算摘要法)，发送换算好后的password传输至服务器。

5)类型与长度：

用户名：固定10位的数字（注册人的学号）组成。

密码：6~8位，仅接受由数字或字母组成的密码。

1
2
3

（用户名和密码格式设置错误了，服务器将会返回100）
（用户名重复，服务器将会返回101）
（注册成功，服务器返回111）

聊天室

1)clearMessage()

说明：清空聊天窗口记录

2)exit()

说明：退出聊天室

3)sendMessage()

说明：发送消息，可以选择群聊或私聊

4)changeUser()

说明：切换聊天好友。

工具类

java对象与字节数组相互转换

public static byte[] ObjectToByte(java.lang.Object obj) {
        byte[] bytes = null;
        try {
            // object to bytearray
            ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
            oo.writeObject(obj);
            bytes = bo.toByteArray();
            bo.close();
            oo.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("translation" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
        return bytes;
    }
    public static Object ByteToObject(DatagramPacket inPacket) {
        byte[] bytes = inPacket.getData();
        Object obj = null;
        try {
            // bytearray to object
            ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bytes);
            ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
            obj = oi.readObject();
            bi.close();
            oi.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("translation" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }