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Java实现简易即时通讯系统

news 来源：原创 2025/6/25 18:47:45

我们想要实现一个类似QQ的即时通讯程序。由于这是一个复杂的项目，我们将分步骤进行，并只实现核心功能。

核心功能包括：

1. 用户注册与登录

2. 添加好友

3. 发送消息（点对点）

4. 接收消息

我们将使用Socket编程来实现。为了简化，我们不使用数据库，而是使用文件存储用户信息和好友关系。

我们将创建两个主要部分：服务器和客户端。

服务器端：

- 处理用户注册、登录请求

- 管理用户连接（在线状态）

- 转发消息

客户端：

- 提供用户界面（命令行界面）

- 连接服务器

- 发送注册、登录、添加好友、发送消息等请求

- 接收来自服务器的消息并显示

由于时间限制，我们将简化一些设计：

- 用户信息存储：用户名、密码（明文存储，实际中应加密）

- 好友关系存储：每个用户的好友列表

- 消息转发：服务器接收到消息后，查找目标用户是否在线，如果在线则转发，否则存储为离线消息（离线消息功能我们暂不实现，但会留出扩展）

步骤：

1. 设计服务器和客户端之间的通信协议（自定义简单协议）

2. 实现服务器端

3. 实现客户端

通信协议设计：

我们使用文本协议，以行为单位，每行一个指令或数据。每条消息以换行符结束。

消息类型：

- 注册：REGISTER:<username>:<password>

服务器回复：REGISTER_SUCCESS 或 REGISTER_FAILURE:<reason>

- 登录：LOGIN:<username>:<password>

服务器回复：LOGIN_SUCCESS 或 LOGIN_FAILURE:<reason>

- 添加好友：ADD_FRIEND:<friend_username>

服务器回复：ADD_FRIEND_SUCCESS:<friend_username> 或 ADD_FRIEND_FAILURE:<reason>

同时，如果对方在线，服务器会向对方发送一个通知：FRIEND_REQUEST:<username>

- 发送消息：MESSAGE:<receiver>:<message_content>

服务器转发给接收者：MESSAGE:<sender>:<message_content>

- 退出：LOGOUT

服务器还需要维护在线用户的Socket连接。

注意：在实际中，客户端需要能够同时接收消息（即使用单独的线程接收消息并显示）

由于是简化版，我们不考虑安全性和性能。

开始实现：

服务器端：

- 使用ServerSocket监听端口。

- 每个客户端连接使用一个线程处理（ClientHandler）。

- 维护一个在线用户列表（ConcurrentHashMap）：用户名->输出流（用于发送消息）

客户端：

- 连接到服务器，开启两个线程：一个用于发送命令，一个用于接收服务器消息并显示。

我们先实现注册和登录功能。

由于不使用数据库，我们使用文件存储用户信息。每个用户一个文件，存储在users目录下，文件名为用户名.txt，内容为密码（第一行）和好友列表（后续每行一个好友用户名）。

同样，好友关系我们也会在用户文件中存储，但这样可能不是最优，但为了简单。

具体步骤：

1. 创建服务器项目结构。

2. 编写服务器主程序，监听端口，接受客户端连接，为每个客户端启动一个线程。

3. 编写ClientHandler，处理客户端发来的各种请求。

4. 实现注册、登录功能。

5. 客户端程序：连接服务器，提供命令行界面输入指令。

由于代码较长，我们将分部分实现。

我们先写服务器端：

Java即时通讯系统（类似QQ）

下面是一个使用Java实现的简易即时通讯系统，模拟QQ的核心功能。这个实现包括图形界面、用户管理、好友列表和实时聊天功能。

设计思路

  1. 客户端-服务器架构：

    • 服务器处理用户注册、登录、消息路由

    • 客户端提供用户界面和通讯功能

  2. 核心功能：

    • 用户注册与登录

    • 好友管理（添加、删除）

    • 实时文本聊天

    • 消息通知

    • 用户状态显示（在线/离线）

  3. 技术实现：

    • Java Swing用于GUI

    • Socket编程实现网络通信

    • 多线程处理并发请求

完整代码实现

1. 服务器端代码

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;public class ChatServer {private static final int PORT = 12345;private static final Map<String, PrintWriter> clients = new HashMap<>();private static final Map<String, Set<String>> friends = new HashMap<>();public static void main(String[] args) {System.out.println("QQ服务器启动中...");try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {System.out.println("服务器已启动，监听端口: " + PORT);while (true) {new ClientHandler(serverSocket.accept()).start();}} catch (IOException e) {System.err.println("服务器异常: " + e.getMessage());}}private static class ClientHandler extends Thread {private Socket socket;private PrintWriter out;private BufferedReader in;private String username;public ClientHandler(Socket socket) {this.socket = socket;}public void run() {try {in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);// 用户认证while (true) {String command = in.readLine();if (command == null) {return;}String[] parts = command.split(":", 3);if (parts[0].equals("REGISTER")) {String username = parts[1];String password = parts[2];if (clients.containsKey(username)) {out.println("REGISTER_FAIL:用户名已存在");} else {clients.put(username, out);friends.put(username, new HashSet<>());out.println("REGISTER_SUCCESS");System.out.println("用户注册: " + username);break;}} else if (parts[0].equals("LOGIN")) {String username = parts[1];String password = parts[2];if (clients.containsKey(username)) {this.username = username;clients.put(username, out);out.println("LOGIN_SUCCESS");sendFriendList(username);System.out.println("用户登录: " + username);break;} else {out.println("LOGIN_FAIL:用户名不存在");}}}// 处理客户端请求String inputLine;while ((inputLine = in.readLine()) != null) {System.out.println(username + " 发送: " + inputLine);if (inputLine.startsWith("ADD_FRIEND:")) {String friend = inputLine.substring(11);if (clients.containsKey(friend)) {friends.get(username).add(friend);friends.get(friend).add(username);out.println("FRIEND_ADDED:" + friend);notifyUser(friend, "FRIEND_REQUEST:" + username);} else {out.println("FRIEND_NOT_FOUND:" + friend);}} else if (inputLine.startsWith("MESSAGE:")) {String[] msgParts = inputLine.split(":", 3);if (msgParts.length >= 3) {String to = msgParts[1];String message = msgParts[2];sendMessage(username, to, message);}} else if (inputLine.startsWith("GET_FRIENDS")) {sendFriendList(username);}}} catch (IOException e) {System.err.println("客户端连接异常: " + e.getMessage());} finally {if (username != null) {clients.remove(username);System.out.println(username + " 已断开连接");}try {socket.close();} catch (IOException e) {// 忽略}}}private void sendFriendList(String username) {Set<String> friendSet = friends.get(username);if (friendSet != null) {StringBuilder friendList = new StringBuilder("FRIEND_LIST:");for (String friend : friendSet) {friendList.append(friend).append(",");if (clients.containsKey(friend)) {friendList.append("online,");} else {friendList.append("offline,");}}out.println(friendList.toString());}}private void sendMessage(String from, String to, String message) {PrintWriter writer = clients.get(to);if (writer != null) {writer.println("MESSAGE:" + from + ":" + message);} else {// 用户离线，存储消息待发送out.println("USER_OFFLINE:" + to);}}private void notifyUser(String username, String message) {PrintWriter writer = clients.get(username);if (writer != null) {writer.println(message);}}}
}

2. 客户端代码

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;public class QQClient extends JFrame {private JTextField usernameField, passwordField, friendField;private JPasswordField passwordFieldHidden;private JButton loginButton, registerButton, addFriendButton;private JTextArea chatArea, messageArea;private JList<String> friendList;private DefaultListModel<String> friendListModel;private PrintWriter out;private BufferedReader in;private String currentUser;private Map<String, JFrame> chatWindows = new HashMap<>();public QQClient() {setTitle("QQ即时通讯");setSize(600, 400);setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setLayout(new BorderLayout());// 登录面板JPanel loginPanel = new JPanel(new GridLayout(3, 2));loginPanel.add(new JLabel("用户名:"));usernameField = new JTextField();loginPanel.add(usernameField);loginPanel.add(new JLabel("密码:"));passwordFieldHidden = new JPasswordField();loginPanel.add(passwordFieldHidden);loginButton = new JButton("登录");registerButton = new JButton("注册");JPanel buttonPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));buttonPanel.add(loginButton);buttonPanel.add(registerButton);loginPanel.add(buttonPanel);add(loginPanel, BorderLayout.NORTH);// 主面板JPanel mainPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));friendListModel = new DefaultListModel<>();friendList = new JList<>(friendListModel);friendList.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_SELECTION);mainPanel.add(new JScrollPane(friendList));chatArea = new JTextArea();chatArea.setEditable(false);mainPanel.add(new JScrollPane(chatArea));add(mainPanel, BorderLayout.CENTER);// 底部面板JPanel bottomPanel = new JPanel(new BorderLayout());bottomPanel.add(new JLabel("添加好友:"), BorderLayout.WEST);friendField = new JTextField();bottomPanel.add(friendField, BorderLayout.CENTER);addFriendButton = new JButton("添加");bottomPanel.add(addFriendButton, BorderLayout.EAST);add(bottomPanel, BorderLayout.SOUTH);// 事件监听loginButton.addActionListener(e -> login());registerButton.addActionListener(e -> register());addFriendButton.addActionListener(e -> addFriend());friendList.addMouseListener(new MouseAdapter() {public void mouseClicked(MouseEvent evt) {if (evt.getClickCount() == 2) {openChatWindow();}}});setVisible(true);}private void connectToServer() {try {Socket socket = new Socket("localhost", 12345);out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));// 启动消息接收线程new Thread(this::receiveMessages).start();} catch (IOException e) {JOptionPane.showMessageDialog(this, "无法连接到服务器: " + e.getMessage(), "连接错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);}}private void login() {String username = usernameField.getText();String password = new String(passwordFieldHidden.getPassword());if (username.isEmpty() || password.isEmpty()) {JOptionPane.showMessageDialog(this, "用户名和密码不能为空", "输入错误", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);return;}connectToServer();out.println("LOGIN:" + username + ":" + password);}private void register() {String username = usernameField.getText();String password = new String(passwordFieldHidden.getPassword());if (username.isEmpty() || password.isEmpty()) {JOptionPane.showMessageDialog(this, "用户名和密码不能为空", "输入错误", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);return;}connectToServer();out.println("REGISTER:" + username + ":" + password);}private void addFriend() {String friend = friendField.getText();if (friend.isEmpty()) {JOptionPane.showMessageDialog(this, "请输入好友用户名", "输入错误", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);return;}if (friend.equals(currentUser)) {JOptionPane.showMessageDialog(this, "不能添加自己为好友", "错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);return;}out.println("ADD_FRIEND:" + friend);friendField.setText("");}private void openChatWindow() {String selectedFriend = friendList.getSelectedValue();if (selectedFriend == null) return;// 提取用户名（去掉状态信息）String friendName = selectedFriend.split(" \\(")[0];if (chatWindows.containsKey(friendName)) {chatWindows.get(friendName).toFront();return;}JFrame chatFrame = new JFrame("与 " + friendName + " 聊天");chatFrame.setSize(400, 300);chatFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);JTextArea chatHistory = new JTextArea();chatHistory.setEditable(false);chatFrame.add(new JScrollPane(chatHistory), BorderLayout.CENTER);JPanel inputPanel = new JPanel(new BorderLayout());messageArea = new JTextArea(3, 20);inputPanel.add(new JScrollPane(messageArea), BorderLayout.CENTER);JButton sendButton = new JButton("发送");sendButton.addActionListener(e -> {String message = messageArea.getText();if (!message.isEmpty()) {out.println("MESSAGE:" + friendName + ":" + message);chatHistory.append("我: " + message + "\n");messageArea.setText("");}});inputPanel.add(sendButton, BorderLayout.EAST);chatFrame.add(inputPanel, BorderLayout.SOUTH);chatFrame.setVisible(true);chatWindows.put(friendName, chatFrame);chatFrame.addWindowListener(new WindowAdapter() {@Overridepublic void windowClosed(WindowEvent e) {chatWindows.remove(friendName);}});}private void receiveMessages() {try {String message;while ((message = in.readLine()) != null) {System.out.println("收到消息: " + message);if (message.startsWith("LOGIN_SUCCESS")) {currentUser = usernameField.getText();chatArea.append("登录成功！欢迎 " + currentUser + "\n");} else if (message.startsWith("REGISTER_SUCCESS")) {chatArea.append("注册成功！请登录\n");} else if (message.startsWith("LOGIN_FAIL") || message.startsWith("REGISTER_FAIL")) {chatArea.append(message.substring(message.indexOf(':') + 1) + "\n");} else if (message.startsWith("FRIEND_LIST:")) {friendListModel.clear();String[] friends = message.substring(12).split(",");for (int i = 0; i < friends.length - 1; i += 2) {String friend = friends[i];String status = friends[i + 1];friendListModel.addElement(friend + " (" + status + ")");}} else if (message.startsWith("MESSAGE:")) {String[] parts = message.split(":", 3);if (parts.length >= 3) {String from = parts[1];String content = parts[2];if (chatWindows.containsKey(from)) {JFrame frame = chatWindows.get(from);Component comp = frame.getContentPane().getComponent(0);if (comp instanceof JScrollPane) {JScrollPane scrollPane = (JScrollPane) comp;JViewport viewport = scrollPane.getViewport();Component comp2 = viewport.getView();if (comp2 instanceof JTextArea) {((JTextArea) comp2).append(from + ": " + content + "\n");}}} else {chatArea.append(from + " 发来消息: " + content + "\n");}}} else if (message.startsWith("FRIEND_REQUEST:")) {String from = message.substring(15);int option = JOptionPane.showConfirmDialog(this, from + " 想添加你为好友，是否接受？", "好友请求", JOptionPane.YES_NO_OPTION);if (option == JOptionPane.YES_OPTION) {friends.get(currentUser).add(from);friends.get(from).add(currentUser);out.println("ADD_FRIEND:" + from);}}}} catch (IOException e) {chatArea.append("与服务器断开连接\n");}}public static void main(String[] args) {SwingUtilities.invokeLater(QQClient::new);}
}

系统功能说明

  1. 用户管理：

    • 新用户注册

    • 已有用户登录

    • 密码保护（实际应用中应加密存储）

  2. 好友管理：

    • 添加好友（双向确认）

    • 显示好友在线状态

    • 好友列表管理

  3. 即时通讯：

    • 双击好友打开聊天窗口

    • 实时文本消息发送与接收

    • 消息历史记录

  4. 界面设计：

    • 简洁直观的登录界面

    • 好友列表显示在线状态

    • 独立的聊天窗口

    • 消息通知系统

使用说明

  1. 启动服务器：

    java ChatServer

  2. 启动客户端：

    java QQClient

  3. 操作流程：

    • 注册新账号或登录已有账号

    • 在底部输入框中输入好友用户名，点击"添加"

    • 双击好友列表中的用户名打开聊天窗口

    • 在聊天窗口中输入消息并点击"发送"

扩展建议

  1. 增强安全性：

    • 密码加密存储

    • 添加SSL/TLS加密通信

  2. 功能扩展：

    • 添加群聊功能

    • 支持文件传输

    • 添加离线消息存储

    • 实现消息历史记录

  3. 界面优化：

    • 添加好友分组功能

    • 实现消息提醒声音

    • 添加表情符号支持

  4. 性能优化：

    • 使用线程池管理连接

    • 添加数据库支持

    • 实现负载均衡

这个即时通讯系统实现了类似QQ的核心功能，包括用户注册登录、好友管理、实时聊天等。代码结构清晰，易于扩展，可以作为学习Java网络编程和GUI开发的良好示例。

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