A simple Java talk software.
这是一个Java聊天系统,作为Java实验课的内容,目前已基本完成,支持如下功能:
- 群聊
- 私聊
- 消息提醒
- 用户状态标记
- 聊天记录保存
- 表情支持
效果如下图:
这是私聊的界面,其中可以看到Master
,表示群聊大厅,选中可以进行群聊,而选择其他用户,则表示私聊。
名字后面的(*)
表示消息提醒,切换标签即可查看,而(Offline)
则标记用户已经离线。
![私聊](images/Screenshot from 2016-12-15 20-22-33.png)
同样,可以发送表情,不那么单调。
![表情支持](images/Screenshot from 2016-12-15 20-24-53.png)
这是服务端界面,主要是记录用户的登入、注销。
![服务端界面](images/Screenshot from 2016-12-15 20-49-07.png)
下面我就来写下我的设计思路吧。
首先我要吐槽的是,界面真难写,从代码统计中可以看出,我的服务端230行左右,而客户端达到700多行,同时客户端也写的一坨,纯粹是面向过程的写法了。
这里我把客户端和服务端写到一个项目里(有3个包,一个客户端,一个服务端,一个公用数据),通过命令行参数来判断是启动客户端,还是服务端--server
,同时互不依赖。
在写客户端的过程中,发现Swing
比较丑,查了下资料,最后选择了JavaFX
来构建界面。
刚开始是用openjdk
来编写,发现没有内置JavaFX
库,最后还是老老实实用了Oracle-JDK
。
期间也查了不少资料,全是关于客户端的细节处理。
这里主要定义了3个类,分别介绍如下。
Talk
类就是程序的主入口了,通过判断是否带--server
来启动服务端或者客户端。
TalkUser
类,主要是为服务端使用的,标记了用户名userName
,以及该用户收到的消息队列message
(为[*FROM <from>]
格式,后面会讲)。同时也定义了sendMsg
(存储用户消息)和sendAll
(存储群聊消息)方法,来存储消息。可能方法名有点误导,比如说调用usr.sendMsg(from, msg)
,其实是usr
存储from
发来的消息,而不是发送消息= =。sendAll
类似。
TalkEmoji
类,这个类比较智障,存储了各个Emoji
表情的Unicode
码,这里提前说下,其实早在2010年,Unicode
编码就已经纳入了700多个Emoji
表情,所以是可以支持表情的,只要加载支持Emoji
表情的字库即可。参考链接:How to support Emojis
服务端接口设计,比较烂大街(传统)的Master-Worker
模型,设置一个Master
主线程,专门用来监听客户端请求;当客户端请求时,则创建一系列子线程Workers
来处理各个客户端的请求。
需要注意的是Java很容易产生Null
指针异常操作问题,这里要仔细处理。
之后就是设计一套专用的协议,以实现服务端与客户端的交互。
我设计的协议如下:
-
客户端请求
[REGISTER]<username>
: 用户注册到服务器,服务器产生一个子线程专门来处理这个用户的请求[GETUSRS]
: 服务端返回在线用户列表[USERS]<uesr1>, <user2>...
,用逗号隔开[SENDTO <to>]<message>
: 用户发送message
消息给名为to
的用户,若发送给Master
,则[ALLFROM]
响应。[LOGOUT]
:用户注销
-
服务端响应
[USERS]<uesr1>, <user2>...
: 响应客户端的[GETUSRS]
请求,返回各个在线用户名[OK]
: 目前仅表示用户的[REGISTER]
请求成功,即登录成功[FAILED]
: 目前仅表示用户的[REGISTER]
请求失败,即登录失败,可能因为重名。[FROM <from>]<message>
: 表示当前用户收到一个名为from
用户的message
消息。[ALLFROM <from>]<message>
: 表示当前用户收到一个名为from
用户的群发(在Master
标签中显示)message
消息。
好吧,应该就那么几条指令,这样对于一个聊天系统来说足够了,需要注意的是发送的时候,用flush
方法立即将发送缓冲区中的内容发送出去,而不是等到缓冲区满了才发送,这样就没有交互性可言了。
忘记说一点,我是这么处理用户的消息的,在Master
中有一个Users
全局变量(这样所有的线程都能访问了),它的类型为<TalkUser>
,就是前面公用数据包中提到的数据结构,每当接收到用户的发送指令[SENDTO]
时,就调用对应用户的sendto
方法来存储消息到自己的消息队列中。而每个Worker
线程,都会在300ms
内检查各自处理用户的消息队列是否有消息,一有就立刻发送给对应的客户端,让客户端展示出来。
之前和一个同学讨论这个聊天软件是怎么设计比较合适,他比较纠结一个问题,就是怎么调度各个用户发送的消息,所以考虑用轮询的做法,而我一开始就没考虑过这个问题,因为很简单啊,用户A发消息给用户B,用户B直接展示出来就行了,反过来类似,如果同时发,怎么调度?当然是谁网速快就先处理谁的= =,同理,群聊也是,服务器先收到谁的,就立刻发送给各个用户,先后顺序完全由发送时间和网速来确定,所以不用考虑那么多的。(当然可能每个用户的消息记录显示顺序不一样,这也是有可能的)。
客户端写的就比较凌乱了,它的职责无非就是解析服务器响应,展现给用户,同时将用户的操作(主要是发送命令)发送给服务器处理。
看起来比较容易,细节还是比较难处理的。客户端开一个线程,每300ms
发送一个[GETUSRS]
报文给服务器,服务器响应报文,返回用户列表,也就是说每300ms
刷新一下用户列表,这里起到2个作用,一是相当于心跳包,维持TCP
长连接,二是实时获取在线用户,之后就是接收消息,每300ms
接收一条消息是可以接受的。
然而这个专门用来刷新消息的线程,若修改UI
会出错,无奈查了大量资料,用Task<Void>
来处理,将修改UI
、刷新消息部分代码放到如下代码块中处理。
Platform.runLater(new Runnable() {
@Override
public void run() {
...
}
});
用户状态标记,这里当用户离线的时候,就加个(Offline)
标记,有新消息,就加个(*)
标记,用正则表达式"([\\w\\d]+)( \\((\\*|Offline)\\))?"
来匹配是哪种状态,看起来够难写的。
发送消息,响应发送按钮点击事件,和回车事件,然后将发送框中的消息<msg>
,用户列表选中的用户<to>
,发送[SENDTO <to>]<msg>
指令给服务端。需要注意的是,为了减少特殊字符(例如换行)带来的麻烦,将消息字符串利用base64
编码再发送,接收的时候再base64
解码,就不用考虑那么多文本处理细节了。
接收消息,每300ms
响应一下服务端,然后检查是否有[*FROM]
响应,并将消息存储至消息记录中。客户端展现出来。
表情支持,将一些Emoji
表情的Unicode
码存到按钮中,然后响应按钮事件,点击按钮就把表情附加到发送框中,这里又出现一个问题,我将emojis
定义为一个按钮数组,那么绑定事件会出现问题:
for(int i=0; i<TalkEmoji.emoji.length; ++i) { // 将表情显示到按钮上
emojis[i].setOnAction((event) -> {
sendMsg.appendText(emojis[i].getText());
});
}
将编译不过去,因为event
的lambda
表达式引用了i
这个外部变量,这在Java
中是不允许的(只能将外部变量声明为final
),this
我也想过了,不行,没办法,又查了大量资料,解决如下:
((Button) event.getSource()).getText()
利用event.getSource()
方法获取是哪个对象响应的事件。
当用户点击退出按钮的时候,就将内存中的聊天记录以用户名为文件名的方式保存到文件中,登录的时候加载一下文件的内容到内存中即可。
还有一点要注意的是,保存/读取文件需要指定编码,否则在Win
平台下运行,保存/读取的内容将乱码。
服务器接口完成客户端聊天记录保存至文件增加表情支持