基于TCPIP协议的网络聊天室的设计与实现Word文件下载.docx
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套接字为了局域网提供一种安全、快速、杰出的通信机制，是C/S一种经典的通信方式，其中服务器采取多线程并发接管多个客服端，使客服端之间进行实时通讯，服务器端还操纵SQLite函数接口，及时保留客服端发来的数据。
一共分四章，具体内容如下：
第一章介绍了本文的开发背景，选题目的以及研究内容。
第二章介绍了平台系统的所采用开发环境与技术。
第三章主要介绍平台系统的设计，包括框架结构和数据库设计。
第四章介绍了平台的功能，包括界面显示，功能模块和系统测试。
2开发环境与技术
2.1开发环境
2.1.1QtCreator
Qt是诺基亚公司开发的一个跨平台应用程序、C++GUI应用构架，它具有丰富多彩的窗口控件，具有扩展性、面向对象、基于组件编程等特点，其开发的应用程序具有优美的图形用户界面[2]。
使用Qt开发的应用程序具有容易扩展、容易维护的特性，且可以发布多个平台，包括安卓、iOS等移动平台[3]。
Qt除了可以创建漂亮的界面，还有很多其他组件，例如，你不再需要连接数据库、Socket的各种第三方库，这些Qt都已经包含了。
Qt是应用程序开发的最佳方案之一。
2.1.2SQLite
SQLite是一个自包含、无服务器、零配置、事务性的SQL数据库引擎。
SQLite的代码是开源的，这就大大降低了开发成本，具有可移植性、高效性。
SQLite目前应用很广泛，是一个开源的嵌入式关系数据库。
SQLite不同于其他数据库，它和程序运行在同一个进程，运行期间没有进程间通信，导致它速度快、体积小、易于分发，适合运行在单机环境和嵌入式环境，官方网站上的源程序提供了C语言接口，所以可在第三方程序直接调用API接口[4]。
一个SQLite数据库是由表、索引、触发器和视图构成，这些都包含在一个单一的磁盘文件中，SQLite的使用与执行权限是由文件系统而来的[5]。
基于以上这些优点，所以这次开发采用SQLite数据库来存储信息。
2.2开发技术
2.2.1C++
C++语言是一种使用非常广泛的编程语言，是一种静态数据类型检查的，支持多范型的通用程序设计语言。
它继承了C的简洁、高效的等特点，还对C的系统进行了扩充，C++的编译系统能检查出C没有的类型错误，所以C++比C更安全。
它还可以进行以继承和多态为特点的面向对象的程序设计[6]。
因为它与C兼容，导致C++具有双重特点，但它在概念上与C完全不同，更具面向对象的特点。
由于引进了面向对象的概念，使得开发人机交互类型的应用程序更为简单方便。
很多优秀的程序框架都是采取C++的。
2.2.2TCP/IP协议
本文所介绍的系统最重要的就是TCP/IP协议，它是C/S模型的核心。
中文名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成[7]。
它定义了电子设备是如何进入因特网，以及数据之间的传输的标准[8]。
TCP的任务是保证传输过程中数据的安全，如果发现传输期间有问题，它就会发出信号，请求重新传输，直到数据正确安全地传输到正确的位置，IP的任务则是给每一个网络设备分配一个地址。
TCP/IP协议的特点
1、面向连接的通信协议，通过三次握手四次挥手建立连接，确保数据不卡留在网络传输中间。
2、数据流服务，采用超时重发技术，还采用流量控制技术，得知接收方的接收能力，来限制发送方的发送速度，避免数据堵塞。
3、安全可靠性，TCP层将数据包排序并进行错误检测，如果没有按照顺序收到的包可以被排序，损坏的数据包可以被重传[9]。
2.2.3多线程并发
线程被称为轻量级进程，是程序的最小单元。
线程不拥有自己的系统资源，但它与同一个进程的其他线程共享进程的资源，多线程彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据[10]。
多线程降低了内核的开销，提高了系统性能，节省了CPU时间。
除此之外，多线程作为一种多任务、并发的工作方式，还有其他优点：
（1）提高程序响应时间；
（2）多CPU系统中，提高CPU利用率；
（3）改善程序结构。
本文就是采用服务器多线程并发接受多个客户端连接。
3系统总体设计
3.1系统原形设计
3.1.1系统框架结构
网络聊天室系统分为客户端和服务器端。
服务器端包括：
开启和关闭服务，用户管理，用户查询，文本传输；
客户端包括：
注册操作，登录操作，查找操作，聊天功能；
系统框架流程图如图3-1所示：
图3-1系统框架流程图
3.1.2数据表说明
本系统一共4个表，用户信息表user_info，用户在线表user_online，用户好友表ID_friend，用户socket表user_socket。
（1）用户信息表user_info如表3.1所示：
表3.1用户信息表user_info
字段
数据类型
长度
说明
id
integer
10
用户id
pswd
text
20
用户密码
name
用户名
tel
11
用户电话
（2）用户在线表user_online如表3.2所示：
表3.2用户在线表user_online
sts
1
用户状态
（3）用户好友表ID_friend如表3.3所示：
表3.3用户好友表ID_friend
friend_index
好友个数
Friend_id
好友id
（4）用户socket表user_socket如表3.4所示：
表3.4用户socket表user_socket
socket_index
socket下标
3.2系统原理
本系统通过Socket套接口来实现不同客户端之间的实时聊天。
Socket作为BSDUNIX的进程通信机制，一般称为“套接字”，用于描述IP地址和端口，它是建立在传输层上的一种套接字的规范，是网络通信的基本操作单元[11]。
Socket接口是TCP/IP协议最通用的应用接口，它通过调用系统提供的库函数，并通过进程对Socket的读写操作实现数据传输。
Socket编程分为服务器端和客户端，大致过程如图3-2：
图3-2socket编程流程图
服务器编程步骤：
（1）调用socket（）函数创建一个通信的的套接字。
（2）调用bind（）函数，给创建好的套接字绑定一个IP地址和端口号。
（3）调用listen（）函数，让你创建好的套接字成为一个监听套接字，用于监听是否有其他套接字连接上来[12]。
（4）调用accept（）函数，接受客户端的连接，并返回一个新的套接字，服务器就用这个新的套接字和客户端进行通信。
（5）调用read（）,write（）函数，对套接字进行读写操作，实现接受和发送客户端的数据。
（6）中断连接。
客户端编程步骤：
（1）调用socket（）函数创建一个通信的套接字。
（2）配置套接字的地址结构，设置成服务器的IP地址和端口号。
（3）调用connect（）函数，建立和服务器的连接。
（4）调用read（）,write（）函数，对套接字进行读写操作，实现接受和发送服务器的数据。
（5）中断连接。
3.3系统功能介绍
（1）注册操作
1）功能描述：
注册一个新的账号。
2）输入要素：
id、密码、用户名、手机号码。
3）处理流程：
客户端将id传给服务器，服务器判断用户信息表中是否有这个id。
存在提示重新输入，不存在即创建成功，将信息存入数据库的用户信息表、用户在线表、用户好友表、用户socket表。
（2）登录操作
输入账号并登录。
2）输入要素：
id、密码。
3）处理流程：
客户端将id、密码传给服务器，服务器判断id、密码在用户信息表中是否匹配。
不存在提示输入错误，存在后判断用户在线表中该id的值是否等于1，1即在线并提示登录失败用户在线，0即显示登录后的界面，并将id、用户名存入用户在线表中，改变sts为1，注销时sts为0。
（3）查找操作
查询好友并添加。
id。
客户端将对方id传给服务器，服务器判断用户信息表中是否有这个id。
不存在提示该用户不存在，存在并添加，则将好友id添加到用户好友表中。
（4）聊天功能
通过用户加入的好友与好友进行点对点聊天。
用户聊天消息。
服务器查找用户socket表，转发客户端之间的消息。
4系统功能实现
4.1服务器界面
服务器界面设置了两个按钮，一个开启服务，一个停止服务，如图4-1所示：
图4-1服务器界面
主要代码如下：
Widget:
:
Widget（QWidget*parent）:
QWidget（parent）,
ui（newUi:
Widget）
{
ui->
setupUi（this）;
server=newQTcpServer（this）;
connect（server,SIGNAL（newConnection（））,this,SLOT（onnewconnect（）））;
db=QSqlDatabase:
addDatabase（"
QSQLITE"
）;
db.setDatabaseName（"
C:
/Users/hxz/Desktop/SQLite/SQLite/test.db"
}
在服务器的构造函数里面创建一个QTcpServer类的server，利用connect（）函数创建信号与槽，SIGNAL（newConnection（）），SLOT（onnewconnect（）），当有客户端连接进来时就会发送newConnection（）的信号，然后触发onnewconnect（）槽函数。
然后通过sqlite文件路径，设置数据库的属性。
voidWidget:
on_pushButton_clicked（）
server->
listen（QHostAddress:
Any,7777）;
on_pushButton_2_clicked（）
inti;
for（i=0;
i<
list.size（）;
i++）
{
list.at（i）->
disconnectFromHost（）;
}
list.clear（）;
这两个函数是按钮的槽函数，第一个是开始监听有没有客户端连接进来，第二个是停止服务，断开所有连接进来的客户端。
onnewconnect（）
socket=server->
nextPendingConnection（）;
list.append（socket）;
Thread*thread=newThread（socket,db,list,0,this）;
connect（socket,SIGNAL（readyRead（））,thread,SLOT（onread（）））;
connect（socket,SIGNAL（disconnected（））,thread,SLOT（ondisconnect（）））;
thread->
start（）;
在onnewconnect（）槽函数里面，利用server->
nextPendingConnection（）函数获得一个新的socket套接字，服务器就可以利用这个套接字和客服端进行通行。
然后把这个socket加入到QTcpSocket*类型的list链表里面。
接着创建Thread类的thread，并把当前socket、数据库、链表等数据作为参数传进去。
然后连接信号与槽，当socket收到SIGNAL（readyRead（））信号，就会触发thread里面的SLOT（onread（）））函数。
同理SIGNAL（disconnected（））和（ondisconnect（））），就是断开连接的意思，最后将线程开启，这样多线程并发就形成了。
4.2登录界面
登录界面包括：
ID、密码、注册，如图4-2所示：
图4-2登录界面
客户端：
MainWindow:
MainWindow（QWidget*parent）:
QMainWindow（parent）,
MainWindow）
socket=newQTcpSocket（this）;
socket->
connectToHost（"
192.168.155.1"
7777）;
connect（socket,SIGNAL（connected（））,this,SLOT（onconnect（）））;
voidMainWindow:
onconnect（）
connect（socket,SIGNAL（readyRead（））,this,SLOT（onread（）））;
connect（socket,SIGNAL（disconnected（））,this,SLOT（ondisconnect（）））;
在MainWindow类的构造函数里面，先创建QTcpSocket类的socket，然后用socket->
connectToHost（）函数，设置好服务器的IP、端口号，连接到服务器。
再用connect（）函数连接信号与槽SIGNAL（connected（））、SLOT（onconnect（））。
最后在onconnect（）槽函数里面再次用connect（）函数连接信号与槽SIGNAL（readyRead（））与SLOT（onread（）），SIGNAL（disconnected（））与SLOT（ondisconnect（）），当服务器发送消息时，就会触发onread（）的槽函数，当服务器断开连接时，就会触发ondisconnect（）槽函数。
QStringgo=QString（"
friend_list_wnd"
）+QString（"
select*fromuser_infowhereid=%0andpswd='
%1'
"
）
.arg（ui->
id_lineEdit->
text（））.arg（ui->
pswd_lineEdit->
text（））;
write（go.toLocal8Bit（））;
this->
close（）;
onread（）
if（head=="
id_exist"
str.replace（head,"
friendwnda（ui->
text（）,str,0）;
a.exec（）;
id_no_exist"
QMessageBox:
information（this,"
登录失败"
"
QMessageBox:
Ok,QMessageBox:
No）;
ID_online"
该ID已在线"
在on_pushButton_clicked（）槽函数里面，这是点击登录按钮后，客户端利用socket->
write（）函数，添加一个登录协议头，将输入的ID、密码发给服务器。
在on_pushButton_2_clicked（）槽函数里面，这是点击退出按钮后，客户端利用socket->
disconnectFromHost（）断开连接。
如果客户端收到服务器消息，那么就会立即调用onread（）函数，在里面利用socket->
readAll（）函数，接受到服务器发来的所有消息，然后提取协议头判断回复的是哪种消息。
“id_exist”是ID存在，弹出friendwnd类的界面并断开连接关掉当面界面。
“id_no_exist”则是ID不存在，弹出登录失败提示窗口。
“id_no_exist”则是ID在线，弹出该ID已在线提示窗口。
服务器端：
voidThread:
）
query.exec（"
select*fromuser_info"
intid_online;
boolok;
while（query.next（））
QStringid=query.value（0）.toString（）;
QStringpswd=query.value
（1）.toString（）;
QStringname=query.value
（2）.toString（）;
if（QString（"
.arg（id）.arg（pswd）==str）
QSqlQueryquery_checkonline;
query_checkonline.exec（QString（"
select*fromuser_onlinewhereid=%0"
）.arg（id））;
while（query_checkonline.next（））
id_online=query_checkonline.value
（2）.toInt（&
ok）;
if（id_online==0）
QStringpass_name=QString（"
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