嵌入式課程設(shè)計(jì)（論文）android聊天室設(shè)計(jì)

1、嵌入式課程設(shè)計(jì)（論文）androidl聊天室設(shè)計(jì)學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：李季 老師專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院二o一一年十二月摘 要此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于android系統(tǒng)與pc之間的通信，采用socket流式套接字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。其中android系統(tǒng)的模擬器作為客戶端，客戶端采用獲取手機(jī)號(hào)碼作為該客戶端的唯一標(biāo)識(shí)，pc作為服務(wù)器端。其中客戶端的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要用chatclientactivity 文件實(shí)現(xiàn)客戶端的各個(gè)widget的功能以及利用socket向服務(wù)器端發(fā)送和接受服務(wù)器端的消息。服務(wù)器端主要用serverthread 服務(wù)器線程初始化serversocket并將對(duì)客

2、戶端監(jiān)聽到得socket封裝到clientthread線程中并將該線程存放到vector數(shù)組用于服務(wù)器與指定客戶端交互，以及啟動(dòng)broadcast線程和clientthread線程，以及將，其中clientthread線程主要用于將監(jiān)聽到客戶端發(fā)送的消息存放到消息隊(duì)列并將其保存在sql2000數(shù)據(jù)庫(kù)中以及根據(jù)分類顯示在控制臺(tái)上，broadcast線程主要獲取消息隊(duì)列中的消息并根據(jù)消息的性質(zhì)確定是否將此消息廣播到所有在線客戶端或是發(fā)送到某些指定的客戶端。startserver主要用于啟動(dòng)serverthread線程，即啟動(dòng)整個(gè)服務(wù)器。dodatabase主要用于連接數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的添加操作

3、。最后此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了群聊與私聊的功能，并能夠?qū)⒘奶煊涗浄诸惐４娴綌?shù)據(jù)庫(kù)中。關(guān)鍵詞：android，socket通信，線程同步，tcp/ip協(xié)議目 錄中文摘要1 tcp/ip及socket簡(jiǎn)介1 1.1 tcp/ip協(xié)議簡(jiǎn)介1 1.2 socket套接字簡(jiǎn)介12 系統(tǒng)總體架構(gòu)23 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)33.1 數(shù)據(jù)交互格式33.2 服務(wù)器功能實(shí)現(xiàn)4 3.2.1 startserver類4 3.2.2 serverthread類5 3.2.3 clientthread類6 3.2.4 broadcast類8 3.2.1dodatabase類103.3 客戶端功能實(shí)現(xiàn)113.4 系統(tǒng)功能展示153.4.1客戶

4、端功能展示153.4.2服務(wù)器端及數(shù)據(jù)庫(kù)展示16 4 系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法17 4.1 系統(tǒng)存在的問(wèn)題174.2 系統(tǒng)改進(jìn)方法174 自我評(píng)價(jià)18參考文獻(xiàn)191 tcp/ip及socket簡(jiǎn)介 1.1 tcp/ip協(xié)議簡(jiǎn)介tcp/ip是transm control protocol/internet protocol 的簡(jiǎn)寫，又稱網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是internet最基本的協(xié)議。tcp/ip協(xié)議是“可靠的”、“面相連接”的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。tcp/ip協(xié)議遵循的是一個(gè)抽象的分層模型，這個(gè)模型中所有的tcp/ip系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都被歸納到四個(gè)抽象的“層”中。每一抽象層建立在低一層提供的服務(wù)上，并為高一層

5、服務(wù)。tcp/ip參考模型從上到下分別包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)互連層、傳輸層和應(yīng)用層四層。1.2 socket套接字簡(jiǎn)介在網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)程序通過(guò)一個(gè)雙向的通信鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這個(gè)雙向鏈路的一段就被稱為一個(gè)socket，socket通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端的鏈接。socket是tcp/ip協(xié)議的一個(gè)十分流行的編程界面，一個(gè)socket有一個(gè)ip地址和一個(gè)端口號(hào)確定。在java環(huán)境中實(shí)現(xiàn)基于tcp/ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程都需要采用socket機(jī)制。并且與基于url的網(wǎng)絡(luò)編程socket編程提供更高的傳輸效率。socket通常采用c/s結(jié)構(gòu)，使用socket進(jìn)行c/s程序設(shè)計(jì)的一般鏈接過(guò)程如下圖：圖1.

6、1 socket編程連接一般過(guò)程2 系統(tǒng)總體架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器端組成，其中客戶端位于android模擬器上，服務(wù)器端位于pc上?？蛻舳藙?chuàng)建的socket與服務(wù)端的serversocket進(jìn)行交互來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互。其中socket與serversocket交互過(guò)程如下：(1) 服務(wù)器端程序創(chuàng)建一個(gè)serversocket，然后調(diào)用accept()方法等待客戶連接(2) 客戶端創(chuàng)建一個(gè)socket并請(qǐng)求與服務(wù)器端程序建立連接。(3) 服務(wù)器端程序接受客戶端的連接請(qǐng)求，并創(chuàng)建一個(gè)新的socket與該客戶端建立專線連接。(4) 建立了連接的客戶端及服務(wù)器端的兩個(gè)socket在一個(gè)有服務(wù)器端

7、程序創(chuàng)建的單獨(dú)線程上對(duì)話，對(duì)話方式采用getinputstream()、getoutputstream()得到的輸入與輸出流進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取與輸出。客戶端的socket與服務(wù)器端的serversocket的通信如下圖：圖2.1 socket與serversocket通信圖(5) 服務(wù)器端開始等待新的連接請(qǐng)求，重復(fù)(2)(5)的過(guò)程。在客戶端程序?qū)崿F(xiàn)了界面的顯示以及與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互。在服務(wù)器端程序一共包含五個(gè)類，其名稱及功能如下表所示：startserver啟動(dòng)服務(wù)器主線程serverthread，即啟動(dòng)服務(wù)器serverthread服務(wù)器監(jiān)聽端口線程，負(fù)責(zé)創(chuàng)建serversocket以及監(jiān)聽

8、是否有新客戶端連接，并記錄客戶端連接以及需要發(fā)送的消息clientthread維持服務(wù)器與單個(gè)客戶端的連接線程，負(fù)責(zé)接受客戶端發(fā)送來(lái)的消息broadcast服務(wù)器向客戶端發(fā)送廣播線程，負(fù)責(zé)向客戶端發(fā)送消息dodatabase連接數(shù)據(jù)庫(kù)，將消息拆解后按類型存放到數(shù)據(jù)庫(kù)chatdemo的messages表中表2.1 服務(wù)器端程序的四個(gè)類功能實(shí)現(xiàn)通信功能的流程圖如下：圖2.2 系統(tǒng)通信功能流程圖3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)3.1數(shù)據(jù)交互格式對(duì)于此聊天系統(tǒng)，主要存在如下三類數(shù)據(jù)：1、登陸2、傳遞消息3、退出這三類數(shù)據(jù)都是需要向服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)，因?yàn)榱嗽诜?wù)器端處理的數(shù)據(jù)不被混淆，必須對(duì)他們的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行規(guī)格化，

9、此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)格如下圖：表3.1 消息格式圖消息種類： “l(fā)”登陸；“s”傳遞消息；“c”退出，目的地址： 要發(fā)往特定客戶端的手機(jī)號(hào)標(biāo) 識(shí)： 用來(lái)標(biāo)識(shí)不同種類的信息符號(hào)其中“$”發(fā)送的消息標(biāo)識(shí)；“#”客戶上下線標(biāo)識(shí)。源 地 址： 消息來(lái)源的客戶端手機(jī)號(hào)碼時(shí) 間： 獲取到的發(fā)送消息時(shí)的時(shí)間內(nèi) 容： 如果登陸則為“上線了”，如果退出則為“下線了”，如果是傳遞消息則為想發(fā)送的內(nèi)容；其中對(duì)于登陸和退出消息，送往服務(wù)器端進(jìn)行拆分后將其目標(biāo)地址置空，對(duì)于傳遞消息，如果目標(biāo)地址和源地址相同則表示將該消息發(fā)送給所有的客戶端，反之，則只是發(fā)送到這兩個(gè)地址的客戶端中。3.2服務(wù)器端功能實(shí)現(xiàn)3.2.1 starts

10、erver類startserver線程是整個(gè)服務(wù)器的主線程，當(dāng)執(zhí)行這個(gè)工程文件時(shí)執(zhí)行這個(gè)類中的main函數(shù)，在main函數(shù)中創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例化了一個(gè)serverthread線程命名為serverthread,并啟動(dòng)該線程，代碼如下：public class startserver private static serverthread serverthread;public static void main(string args) / todo auto-generated method stubserverthread = new serverthread();serverthread.st

11、art();3.2.2 serverthread類該類在構(gòu)造函數(shù)中實(shí)例化了兩個(gè)vector數(shù)組，分別用于存放clientthread線程和存放從客戶端發(fā)送來(lái)的消息，并命名為clients 和messages。此外還對(duì)serversocket進(jìn)行了初始化，然后啟動(dòng)broadcast方法。代碼如下：public vector clients;public vector messages;public serverthread()clients = new vector();messages= new vector();try serversocket = new serversocket(port

12、); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();try myipaddress = inetaddress.getlocalhost(); catch (unknownhostexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();broadcast = new broadcast(this);broadcast.start();構(gòu)造方法執(zhí)行后，接著執(zhí)行該線程的run()方法。在run()函數(shù)中用了一個(gè)死循環(huán)實(shí)現(xiàn)

13、不停的對(duì)客戶端的連接進(jìn)行監(jiān)聽，一旦監(jiān)聽到客戶端的連接請(qǐng)求，就獲得該客戶端的socket并將其封裝在clientthread線程中，然后啟動(dòng)clientthread線程并將該線程壓入clients數(shù)組中以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與指定客戶端或所有客服端發(fā)送數(shù)據(jù)。此外由于clients屬于臨界資源，同一時(shí)刻只能允許被一個(gè)線程操作，因此使用了線程同步方法synchronized(clients)。代碼如下：public void run()while(true)try socket socket = serversocket.accept();system.out.println(socket.getinetad

14、dress().gethostaddress();clientthread clientthread = new clientthread(socket,this);clientthread.start();if(socket!=null)synchronized(clients)clients.addelement(clientthread); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();3.2.3 clientthread類當(dāng)serverthread線程開啟了clientthread線

15、程后，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)獲得了客戶端的socket套接字，然后通過(guò)socket的getinputstream()方法和getoutputstream()方法獲取輸入輸出流。public clientthread(socket socket,serverthread serverthread)this.clientsocket = socket;this.serverthread = serverthread;try in = new datainputstream(clientsocket.getinputstream();out = new dataoutputstream(clientsocke

16、t.getoutputstream(); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();然后執(zhí)行run()方法監(jiān)聽socket是否有新的消息，然后根據(jù)消息的類別相應(yīng)處理后在控制臺(tái)上顯示出來(lái)，并把message的第14到25的子串(username)作為clientthread的唯一標(biāo)識(shí)id，此標(biāo)識(shí)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)客戶端向另一指定客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。并利用domsg()方法將message拆分后存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將message壓入到messages消息隊(duì)列中。代碼如下：public void

17、 run()while(true)try string message = in.readutf();synchronized(serverthread.messages)if(message !=null)domsg(message);id = message.substring(14, 25);serverthread.messages.addelement(message);if(message.subsequence(0, 1).equals(s)if(message.substring(1,12).equals(message.substring(14,25)system.out.p

18、rintln(message.substring(1,12) + message.substring(24);elsesystem.out.println($+message.substring(14,25)+ 對(duì) +message.substring(1,12)+message.substring(25);elsesystem.out.println(message.substring(12); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();break;private void domsg

19、(string message) / todo auto-generated method stubcatgory = message.substring(0,1);orgid = message.substring(14,25);time = message.substring(26,34);if(catgory.equals(s)goalid = message.substring(1,12);content =message.substring(36);elsegoalid = ;content =message.substring(34);try dodb.addmsg(time, c

20、atgory, orgid, goalid, content); catch (exception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();3.2.4 broadcast類通過(guò)serverthread線程調(diào)用該類后，serverthread類通過(guò)broadcast構(gòu)造函數(shù)傳給serverthread實(shí)例，然后執(zhí)行該線程的run()方法，沒(méi)循環(huán)一次線程休眠200ms，然后取出messages中尚未發(fā)送出的消息，將消息按其格式拆分后根據(jù)其意圖送往各個(gè)客戶端或是指定客戶端，是實(shí)現(xiàn)群聊個(gè)私聊的功能。同樣，消息數(shù)組是臨界資源，所以，

21、用到了synchronized(serverthread.messages)方法，判斷該消息為下線功能，則將根據(jù)id刪除vector中的clientthread線程。源代碼如下：public void run()while(true)try thread.sleep(200); catch (interruptedexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();synchronized(serverthread.messages)if(serverthread.messages.isempty()continu

22、e;/獲取消息隊(duì)列隊(duì)首消息str = (string)this.serverthread.messages.firstelement();synchronized(serverthread.clients)system.out.println(serverthread.clients.size();for(int i=0;iserverthread.clients.size();i+)/獲取該客戶端線程clientthread =(clientthread)serverthread.clients.elementat(i);try clientthread.out.writeutf(str);

23、 catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();/從消息隊(duì)列中刪除該消息this.serverthread.messages.remove(str);3.2.5 dodatabase類該類有兩個(gè)方法addmsg()和getconnection()方法，其中g(shù)etconnection()方法用于獲取數(shù)據(jù)庫(kù)chatdemo的連接句柄。addmsg()方法用于對(duì)chatdemo中的表messages進(jìn)行寫操作。實(shí)現(xiàn)代碼如下：public class dodatabase public void a

24、ddmsg(string time, string catgory, string orgid, string goalid, string content)throws exception /打開連接connection conn = getconnection();/ 執(zhí)行操作preparedstatement pst = conn.preparestatement(insert into messages values(?,?,?,?,?);pst.setstring(1, time); /時(shí)間pst.setstring(2, catgory);/消息種類pst.setstring(3,

25、 orgid);/源地址pst.setstring(4, goalid);/目的地址pst.setstring(5, content);/內(nèi)容pst.execute();/ 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)conn.close();private connection getconnection() throws classnotfoundexception,sqlexception class.forname(net.sourceforge.jtds.jdbc.driver);connection conn = drivermanager.getconnection(jdbc:jtds:sqlserver:/lo

26、calhost:1433/chatdemo, sa, );return conn;3.3客戶端功能實(shí)現(xiàn)圖3.1 客戶端界面其源代碼如下：public class chatclientactivity extends activity implements runnableprivate edittext usernameedit,ipedit,historyedit,messageedit;private button loginbutton,leavebutton,sendbutton;private string username ,ip,chat_txt,chat_in;public s

27、tatic final int port = 8521;/端口號(hào)public datainputstream in=null;public dataoutputstream out=null;public socket socket;public thread thread;public boolean flag = false; /標(biāo)識(shí)是否登陸，true為已登錄，false為未登錄 override public void oncreate(bundle savedinstancestate) super.oncreate(savedinstancestate); setcontentvie

28、w(r.layout.main); usernameedit = (edittext)findviewbyid(r.id.username); ipedit = (edittext)findviewbyid(r.id.ip); historyedit = (edittext)findviewbyid(r.id.history); messageedit = (edittext)findviewbyid(r.id.message); loginbutton = (button)findviewbyid(r.id.loginbutton); leavebutton = (button)findvi

29、ewbyid(r.id.leave); sendbutton = (button)findviewbyid(r.id.sendbutton); loginbutton.setonclicklistener(listener); leavebutton.setonclicklistener(listener); sendbutton.setonclicklistener(listener); view.onclicklistener listener = new view.onclicklistener() overridepublic void onclick(view v) / todo a

30、uto-generated method stubswitch(v.getid()case r.id.loginbutton:/登陸if(flag=true)toast.maketext(chatclientactivity.this, 已經(jīng)登陸過(guò)了, 3000).show();return;username = usernameedit.gettext().tostring();ip = ipedit.gettext().tostring();if(username!= & username!=null & ip != null)/目的地址和源地址不能為空；try socket = new

31、socket(ip,port); /實(shí)例化socket/獲取輸入輸出流in = new datainputstream(socket.getinputstream();out = new dataoutputstream(socket.getoutputstream();date now = new date(system.currenttimemillis(); /獲取系統(tǒng)時(shí)間simpledateformat format = new simpledateformat(hh:mm:ss);string nowstr = format.format(now);out.writeutf($+us

32、ername+ +nowstr+上線了); catch (unknownhostexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace(); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();thread = new thread(chatclientactivity.this);thread.start();flag = true;break;case r.id.sendbutton: /發(fā)送消息if(flag = fal

33、se)toast.maketext(chatclientactivity.this, 沒(méi)有登陸,請(qǐng)登陸, 3000).show();return;chat_txt = messageedit.gettext().tostring();if(chat_txt !=null)date now = new date(system.currenttimemillis(); /獲取當(dāng)前時(shí)間simpledateformat format = new simpledateformat(hh:mm:ss);string nowstr = format.format(now);try out.writeutf(

34、_+username+ +nowstr+說(shuō)n+chat_txt); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();elsetry out.writeutf(請(qǐng)說(shuō)話); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();break;case r.id.leave: /退出if(flag = false)toast.maketext(chatclientactivity.this, 沒(méi)有登陸,請(qǐng)登

35、陸, 3000).show();return;try out.writeutf(#+username+下線了！);out.close();in.close();socket.close(); catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();flag = false;toast.maketext(chatclientactivity.this, 已經(jīng)退出！, 3000).show();break;overridepublic void run() /服務(wù)端反饋的消息/ todo auto-gen

36、erated method stubwhile(true)try chat_in = in.readutf();chat_in +=n;mhandler.sendmessage(mhandler.obtainmessage(); /發(fā)到主線程的消息隊(duì)列中 catch (ioexception e) / todo auto-generated catch blocke.printstacktrace();handler mhandler = new handler()public void handlemessage(message msg)historyedit.append(chat_in)

37、; /在historyedit文本框中追加消息super.handlemessage(msg);3.4系統(tǒng)功能展示3.2.1 客戶端功能展示圖3.2 客戶端5554發(fā)送接收消息界面 圖3.3 客戶端5556發(fā)送接收消息界面圖3.4 客戶端5558發(fā)送接收消息界面3.2.1 服務(wù)器端及數(shù)據(jù)庫(kù)展示圖3.5 服務(wù)器控制臺(tái)顯示 圖3.6 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)顯式4 系統(tǒng)存在問(wèn)題及改進(jìn)方法4.1系統(tǒng)存在的問(wèn)題此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了android系統(tǒng)聊天室的群聊和私聊功能以及實(shí)現(xiàn)了在服務(wù)器端將接收到的消息存儲(chǔ)到，但是由于時(shí)間限制此系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了android系統(tǒng)的聊天室的實(shí)現(xiàn)群發(fā)功能，但是由于時(shí)間較緊，還有一些沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的功能。首先在安全性上考慮不周，登陸時(shí)只需要輸入用戶名就能夠進(jìn)入系統(tǒng)，而且沒(méi)有檢測(cè)多個(gè)模擬器上是否有同名的情況。其次，對(duì)很多可能出現(xiàn)異常的情況沒(méi)有處理。再次，設(shè)計(jì)上還不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在客戶端與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)有很多數(shù)據(jù)交互，此系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)了在客戶端對(duì)發(fā)送的消息進(jìn)行了記錄，但只實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的寫操作。在客戶端本地沒(méi)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制以便日后需要，比如：用戶名，密碼等。最后，android客戶端界面設(shè)計(jì)不足，比如：當(dāng)歷史記錄edittext中存放了太多內(nèi)容時(shí)需要設(shè)置清除功能。4.2系統(tǒng)改