网络聊天室系统设计与实现.docx

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网络聊天室系统设计与实现

科研训练

网络聊天室系统设计与实现

Designandimplementationofnetworkchatroomsystem

学生姓名

XXX

专业

软件工程

学号

1305XXXXX

指导教师

李XX祝XX

学院

计算机科学技术学院

二〇一六年六月

起止周

17～19

周数

3

实习地点

计算机学院专业实验室南区研1213

选题

自选

实习目的：

培养学生未来进入职场的素质，以及企业级行业解决方案系统的分析、设计、实现等企业级综合应用能力。

主要任务通过项目开发培养学生的职业素质，按照软件工程的思想，训练学生掌握面向对象分析/设计（UML建模）、编码规X、概要设计方法、详细设计方法、模块划分方法等技能；培养学生的编程思想和基本工作技能，培养学生的编程能力。

实习要求：

要求学生能掌握软件开发的基本能力，具有项目开发的实际经验，按照专业方向或本人就业方向选择一个项目进行实际开发，能熟练运用常用的程序设计语言和开发工具，完成整个开发过程。

实习内容及进度安排：

每个同学的课题的主要研究内容，完成的主要功能、按周完成的工作（总计3周，每周具体完成的内容要写清楚）

指导教师评语：

成绩：

指导教师/带队教师（签字）

2016年6月日

一、引言

随着网络的大幅度普及，以及网络技术快速发展，人们通过网络进行交流的方式发生着巨大的变化，人们不再拘泥于移动的通话模式，越来越多的人通过网络聊天工具进行交流，网络聊天室便是非常典型的聊天工具之一。

聊天室系统的即时交流方式满足了网络中人们同时与多人进行聊天交流的需要，使得较多的人在同一个聊天页面进行交流变得方便，简单。

本设计所完成的网络聊天室具有常用聊天室的所有功能，包括使用账号登录聊天室、注册账号、显示在线用户列表、显示系统消息、两人之间进行私密聊天、消息提醒、发送表情、修改发送文字颜色；同时，为了管理聊天室中的用户使用语言的文明，赋予管理员踢出使用不文明语言的用户功能，显示全部聊天信息。

该系统采用B/S（浏览器/服务器）结构进行开发，参考网络中正在使用的大型聊天室的架构、分析聊天室可实现功能，结合本次设计的相关要求，进行开发设计并写出需求分析说明书。

该系统具体开发环境：

使用Windows8.1专业版作为服务器运行平台，服务器开发语言使用Java语言，前台使用Jsp技术、JavaScript、Jquery语言，系统框架使用Struts2+Hibernate+Spring框架，后台数据库使用MySql数据库。

二、需求分析

该系统采用B/S模式设计，开发目的主要是提供一个基于网络的安全文明的供多人聊天社交平台。

2.1系统运行环境需求

该系统是在windows8.1专业版操作系统下，搭建的运行平台，使用myEclipse作为开发工具，mySql作为数据库，Java语言作为系统后台开发语言。

JSP技术作为前台开发语言，其中使用JavaScript以及Jquery作为脚本语言。

工程框架使用Struts+Spring+Hibernate框架。

（1）服务器配置：

配置apache-tomcat-7.0.39服务器。

（2）客户端要求配置：

谷歌浏览器、狐火浏览器以及IE浏览器5.0以上版本。

2.2模块功能分析

（一）用户注册登录模块

新用户在使用该聊天室系统时，必须先进行注册新用户操作，后台将注册信息添加到数据库中，用于胡勇登录验证；在注册成功之后再进行登录；当用户名与密码匹配成功，即可进入聊天室系统。

（二）在线用户显示模块

当用户登录进入系统后，该页面实现在线用户的统计，并将在线用户依次显示出来。

如果当前用户属于管理员角色，则在普通用户角色的右边显示“踢下线”，如果当前用户属于普通用户角色，则正常显示在线用户名。

（三）用户交流聊天模块

该模块主要负责发送信息内容，选择聊天对象；除此之外，可以修改聊天内容的字体颜色以及发送的表情。

发言的颜色和发言的表情通过下拉式组合框实现。

发言内容书写完毕后。

通过点击“发送”按钮，发送聊天内容。

（四）聊天信息显示模块

当用户选择聊天对象并发送聊天内容后，显示出当前发送的内容以及之前的历史聊天内容，聊天的内容只有对话的两人可见，其他人不可见。

当用户退出系统后，再次登录进入聊天室时，两人的对话记录依然存在。

（五）系统消息显示模块

系统消息提示所有用户，聊天室的文明守则，以及当其他用户进入、离开或被管理员踢出聊天室的情况。

（六）管理员管理用户模块

管理员用户可以与其他用户聊天，并且随时监督其他用户的言行，一旦

出现不文明用语，即将改用户踢出聊天室。

（七）辅助功能

辅助功能包括：

显示全部聊天信息、退出聊天室、检测用户是否有新消息。

显示全部信息是指当用户之间的聊天信息占满全屏的时候，点击显示全部信息，即可看到全部的聊天内容。

退出聊天室是指用户离开聊天室。

检测用户是否有新信息，当用户收到其他用户发来的消息时，提示用户。

2.3系统功能结构

图2-1功能结构图

2.4系统数据流图

2.4.1顶层数据流图

图2-2顶层数据流图

2.4.2一层数据流图

图2-3一层数据流图

2.4.3二层数据流图

图2-4二层数据流图

2.5数据字典

数据项名称：

用户名

数据项别名：

username

说明：

用户唯一标识

类型：

varchar

长度：

20

取值X围及含义：

用户登录聊天室的用户名长度在1~20之内不论数字、字符还是符号。

表2-1用户名数据字典

数据项名称：

密码

数据项别名：

password

说明：

用户登陆密码

类型：

varchar

长度：

20

取值X围及含义：

用户登录聊天室的密码长度在1~20之内不论数字、字母还是符号。

表2-2密码数据字典

数据项名称：

级别

数据项别名：

type

说明：

用户身份级别

类型：

varchar

长度：

20

取值X围及含义：

用户登录聊天室的角色，管理员（admin）或者普通用户（user）。

表2-3级别数据字典

三、概要设计

3.1系统总体结构设计

3.1.1结构设计系统

图3-1总体结构图

3.1.2系统功能模块结构

（1）用户注册登录模块

用户注册是添加用户到数据中，只能注册普通用户，当注册验证信息合格，即可登录进入聊天室。

图3-2用户注册登录H图

（2）在线用户显示模块

当用户登录进入系统后，该页面实现在线用户的统计，并将在线用户依次显示出来。

如果当前用户属于管理员角色，则在普通用户角色的右边显示“踢下线”，如果当前用户属于普通用户角色，则正常显示在线用户名。

（3）用户交流聊天模块

交流包括选择聊天对象，选择发送表情，字体颜色。

图3-3用户聊天H图

（4）聊天信息显示模块

聊天信息的显示，首先系统必须获得与当前用户正在进行聊天的对象，根据聊天对象的用户名，获得存储在系统中的聊天记录，传送到浏览器客户端，浏览器客户端进行1s刷新界面，从而获取两人之间的私密聊天记录并显示在界面上。

图3-4聊天信息显示H图

（5）系统消息显示模块

系统信息包括：

聊天室守则、系统公告。

图3-5系统信息显示H图

（6）管理员管理用户模块

管理员用户可以与其他用户聊天，并且随时监督其他用户的言行，一旦出现不文明用语，即将改用户踢出聊天室。

（7）辅助功能

辅助功能包括：

显示全部聊天信息、退出聊天室。

显示全部信息是指当用户之间的聊天信息占满全屏的时候，点击显示全部信息，即可看到全部的聊天内容。

退出聊天室是指用户离开聊天室。

3.2数据库设计

3.2.1概念设计

E-R图：

该系统只存在用户一个实体，用户的属性包括：

id、用户名、密码、级别。

图3-6E-R图

3.2.2逻辑设计

用户表

字段名

数据类型

长度

说明

描述

id

int

4

不空

用户id

userName

varchar

20

不空

用户名

password

varchar

20

不空

登录密码

type

varchar

20

不空

用户级别

表3-1用户表

3.2.3物理设计

数据库类型使用mySql数据库，用户表的主键为id。

四、详细设计

4.1流程图

4.1.1用户注册登录

用户注册的时候，操作人员输入想取的用户民，输入自创密码与确认密码，点击注册；此时，系统会首先检测两次密码是有一致，若不一致，提示用户密码不一致，请重新输入。

若一致，检测用户名是否已经被注册过，若已经被注册，提示是用户，已被注册。

若为被注册，系统添加用户注册信息到数据库user表中。

界面提示用户注册成功，并跳转到登录界面。

注册的用户默认type是普通用户，即user。

图4-1注册流程图

用户登录的时候，用户输入用户名，密码，点击进入按钮，系统获取用户所填写的用户名与密码，首先判断该用户名是否存在于数据库，若不存在，提示用户不存在该用户，请重新填写或注册，若该用户名存在，则判断密码与用户名是否匹配，若不匹配，提示用户密码错误，请重新填写，若匹配，进入聊天室界面。

图4-2登录流程图

4.1.2在线用户显示模块

当用户登录进入聊天室时，系统会将用户的信息存入application属性的userMap中，进入系统后，在jsp中获取userMap，将所有的用户信息中的用户名显示出来。

图4-3显示在线人数流程图

4.1.3用户交流聊天模块

用户实现找人聊天，点击聊天对象的用户名，获取聊天对象，填写发送内容，选择表情、与发送字体的颜色，点击发送即可进行聊天。

在未选择聊天对象时，点击发送，提示用户选择聊天对象；在未填写发送的内容点击发送时，提示用户未填写发送内容。

发送的表情默认为[微笑着]，字体颜色默认为黑色。

图4-4发送信息流程图

4.1.4聊天信息显示模块

聊天信息显示，首先必须保证聊天对象的用户名不为空，当不为空时，系统将获取用户名，在application作用域中获得，相应的聊天记录属性，返回到jsp中，并显示在界面中。

图4-5显示聊天记录流程图

4.1.5系统消息显示模块

在用户登录聊天室时，系统存储聊天室的聊天守则，并获取登录的用户名，存储系统公告（XXX进入聊天室！

）；当用户离开聊天室时，修改系统公告（XXX离开聊天室！

）；当用户被管理员踢出聊天室时，修改系统公告（XXX，被管理员踢出聊天室！

）。

图4-6显示系统信息流程图

4.1.6管理员管理用户模块

当用户使用了不文明的语言，管理员有权利该用户踢出聊天室。

获取用户名，在application中的userMap中获得相应的用户session，清除该session即可将用户踢下线。

图4-7管理员管理用户流程图

4.1.7辅助功能

显示与某人的全部聊天信息，当聊天的内容占满全屏，点击显示全部消息，即可显示全部信息。

当用户离开聊天室时，系统获取当前用户名，并释放user的session。

检测用户是否有新消息：

图4-8检测信息流程图

4.2算法

4.2.1用户对话存储算法

首先获取进行对话双方的用户名以及id，再比较两者的id若id1

图4-9用户对话存储算法

4.2.2检测用户是否被踢算法

当用户登录进入聊天室时，向application中存储一个isKickedMap属性，将用户名添加到isKickedMap中并赋值为1（1表示在线，-1表示被踢）。

当管理员将某个用户踢下线时，将isKickedMap属性中的改用户名修改成“*”符号，并赋值为-1。

Jsp页面每秒刷新一次，当检测到isKickedMap属性中getAttribute（“*”）==-1时，则该用户被踢下线，此时要在jsp页面中提示用户已被踢下线，并返回登陆界面。

图4-10检测用户是否被踢算法

4.2.3检测当前用户是否有新消息算法

Jsp每隔1s就检测一次当前session中的call属性中是否有值，如果有值，返回到jsp中，在jsp中遍历出有个值，并且让id为该值的标签的背景色为红色。

图4-11检测当前用户是否有新消息算法

4.3界面设计

4.3.1登录首页

登陆首页是写在index.jsp中的，前台主要运用jsp动态网页技术。

并使用JavaScript语言判断用户是否正确输入用户名以及密码。

在登录界面可以点击注册用户进入用户注册界面。

图4-12登录界面

4.3.2注册界面

图4-13注册界面

4.3.3聊天室界面

聊天室界面：

左侧是在线人员列表显示，和在线人数的统计；右侧是专门显示系统公告的地方；中间属于聊天内容的显示；下方是用户发送消息的模块，在该模块中，当用户点击聊天对象的用户名，下方的第一个input框将获取到聊天对象的用户名，还可以选择聊天的表情与字体的颜色，在最下角的input框可以编辑所要说的话，点击发送，即可发送聊天内容。

图4-14聊天室主界面

4.4工程结构设计

该系统采用SSH（struts2+spring+hibernate）框架搭建工程。

系统的基本业务流程是：

在表示层中，首先通过JSP页面实现交互界面，负责接收请求（Request）和传送响应（Response），然后Struts根据配置文件（struts-config.xml）将ActionServlet接收到的Request委派给相应的Action处理。

在业务层中，管理服务组件的SpringIOC容器负责向Action提供业务模型（Model）组件和该组件的协作对象数据处理（DAO）组件完成业务逻辑，并提供事务处理、缓冲池等容器组件以提升系统性能和保证数据的完整性。

而在持久层中，则依赖于Hibernate的对象化映射和数据库交互，处理DAO组件请求的数据，并返回处理结果。

采用上述开发模型，不仅实现了视图、控制器与模型的彻底分离，而且还实现了业务逻辑层与持久层的分离。

这样无论前端如何变化，模型层只需很少的改动，并且数据库的变化也不会对前端有所影响，大大提高了系统的可复用性。

而且由于不同层之间耦合度小，有利于团队成员并行工作，大大提高了开发效率。

工程结构中其中：

applicationContext.xml文件是关于配置spring的配置文件，主要是将各种POJO,JAVA，action配置到XML转交给beanfactory管理，降低耦合度。

struts.properties文件配置struts的属性值，程序员可以通过它来管理Struts2 框架中定义的大量常量。

struts.properties文件是一个标准的properties文件。

struts.xml为Struts2的核心配置文件。

struts.xml文件主要负责管理应用中的Action映射，以及该Action包含的Result定义。

图4-15工程结构

4.5各类功能设计

4.5.1类图

图4-16工程类图

4.5.2实体类

User.java，属性包括：

privateintid;//id

privateStringusername;//用户名

privateStringpassword;//密码

privateStringtype;//级别

用于建立与数据库user表表的映射关系，管理用户。

Message.java，属性包括：

privatestaticStringeIn="走进聊天室！

";

privatestaticStringgoOut="离开聊天室！

";

privatestaticStringkicked="被管理员踢出去！

";

用于获取系统公告。

4.5.3数据库操作Dao层

BaseHibernateDAO.java，方法：

publicListquery（Stringhql,Objectvalues[],intfirstResult,intmaxResults）

用于查询数据库。

publicSerializablesave（Objectobj）

用于添加用户到数据库中

4.5.4监听器

MyServletContextListener.java，实现了ServletContextListener接口。

重写方法：

publicvoidcontextInitialized（ServletContextEventsce）

用于监听：

一旦创建servletContext对象，就添加用户和相应的session进去。

使用此监听器可以得到所有登录的用户以及相应的session。

监听器的配置：

在WEB-INF下的web.xml中写上下面语句。

.cust.listener.MyServletContextListener

实体类实现监听HttpSessionBindingListener接口，当当前用户session.setAttribute（“user”,user）时，运行publicvoidvalueBound（HttpSessionBindingEventevent）方法，当session.invalidate（）时，运行publicvoidvalueUnbound（HttpSessionBindingEventevent）方法。

4.5.5业务逻辑service层

LoginSrvImpl.java，方法：

publicMapexecuteLogin（Stringusername,Stringpassword）用于用户登录，返回值Map：

当用户名不存在reMap.put（"result",-1）;reMap.put（"msg","用户不存在！

"）;当密码错误时，eMap.put（"result",-2）;reMap.put（"msg","密码错误！

"）;登录成功时，reMap.put（"result",1）;reMap.put（"msg","登录成功！

"）;reMap.put（"user",user）;

RegisterSrvImpl.java，方法：

publicintexecuteRegister（StringuserName,Stringpassword）

用于注册，添加用户到数据库。

publicintquery（StringuserName）

用于判断用户名是否已经被注册了。

返回值为int，当用户被注册return-1;

4.5.6工具箱Utils

Utils.java，方法：

publicstaticMapgainUserMap（）//获取application里的userMap

publicstaticMapgainSysMessageMap（）//获取系统消息

publicstaticHttpSessiongainToSession（StringtoId）//得到对方session

publicstaticHttpSessiongainCurrentSession（）//得到当前session

publicstaticServletContextgainApplication（）//得到application

publicstaticStringgainMessageName（Stringfrom,Stringto,StringfromId,StringtoId）//获得聊天消息的名称

4.5.7Actions

CheckNewMessageAction.java//检测当前用户是否有新消息

CheckUserIsKickAction.java//检测当前用户是否被管理员踢出聊天室

ExitAction.java//当前用户离开聊天室

KickAction.java//管理员踢出语言不文明的用户

LoginAction.java//用户登录

RegisterAction.java//新用户注册

SendMessageAction.java//发送聊天消息给指定用户

ShowSendMessage.java//显示聊天信息

SystemMessageAction.java//显示系统消息

五、系统实现

聊天室的功能主要是实现用户的发言和观看大家发言的内容，发言界面和聊天内容需要显示在同一屏界面中，以方便发言和观看，另外，通常还需要显示当前在线的人数和用户列表，以方便选择对谁发言。

用户书写发言的界面、聊天内容的显示、用户列表的显示均需要通过单独的页面来实现，为了能在同一屏界面中同时显示多个页面的内容，此时需要利用带框架集的页面来实现。

框架集是多个框架的集合，每一个框架可显示一个页面的内容，在同一屏中需要显示多少个页面，就需要创建一个具有多少个框架的框架集来实现，整个框架集最后存盘形成一个页面，以后浏览该页面时，各框架集中的内容就会自动显示出来。

5.1用户注册登录模块

5.1.1用户注册

用户进入注册页面后，根据要求，填写表单中各项数据，单击注册按钮后，将输入的内容通过异步刷新的方式传递给后台处理页面register.action进行写入数据库处理。

其中，在进行表单传递的时候，系统还调用了JavaScript的functioncheck（）函数对填入表单的数据进行检验，一旦发现表单中有一个数据项不符合要求，系统便会弹出出错信息，提示用户重新填写。

在后台处理页面中，系统先定义对应于表单各数据项的变量，利用Struts2配置，将用户填入表单的数据赋给这些变量，判断用户名是否已经存在，存在返回数据2，前台接收到数据2，提示用户用户名已经被注册，请重新填写，若改用户名有效，但是两次密码不一致，则返回数据1，前台接收到数据1，则提示用户两次密码不一致，请重新输入，这些数据都正确的情况下，存入数据库的时候直接将变量值添入数据库即可，并返回数据4，前台接收到数据4则提示用户注册成功，并跳转到登录界面，用户可以直接用刚刚注册的用户登录进入聊天室主页，若存入数据库失败，则返回数据3，提示用户注册失败。

下面以“zhuwei”为用户名，“111”为密码进行注册，前提是数据库中没有该数据的记录，结果是注册成功。

数据库chatroom，表user中的数据记录：

图5-1数据库记录

注册界面以及填写的信息，可以看到数据库并没有该数据的记录。

图5-2注册用户zhuwei

注册成功：

图5-3注册成功

5.1.2用户登录

用户在聊天室登录界面填入正确的注册信息，单击登录，系统将自动把用户填入的“某某”、“密码”于数据库中存放的用户注册信息进行比对验证。

系统进行用户身份验证时，首先利用Request对象，将用户填入的“某某”（即用户名）、“密码”传递给预先定义的变量，再使用Select语句，将变量值与用户信息表进行比对

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