计算机毕业设计

                                                                               简单即时工具的开发与设计

   即时通讯是当今最常用的一种通信手段，各种各样的即时通讯软件也层出不穷；服务提供商也提供了越来越丰富的通讯服务功能。Java是当前比较流行的开发语言之一，它有着自己的易用特点与性能优势，比如跨平台、安全性、多线程、网络Socket编程、数据流概念等方面，因此通过对开源即时通讯LinuxQQ的研究和分析，基于Java语言和J2EE规范设计了一个即时通讯工具JICQ (Java for I seek you)，并对其体系结构、构成模块及系统关键技术进行了分析与设计。在系统设计与建模过程中，使用了UML和面向对象的分析

关键词：即时通讯；多线程；SOCKET编程；JSP

1 引言

1.1 项目开发背景

1.1.1 项目背景

“即时通信产品”最早的创始人是三个以色列青年，是他们在1996年做出来的，取名叫ICQ( I seek you)。随后，腾迅QQ抓住IM的大好机遇，在中国迅速崛起并垄断即时通讯市场。自从腾迅的QQ在中国即时通讯行业垄断后，即时通讯的产品在IT行业可谓雨后春笋，层出不穷，目前，Windows平台方面的即时通讯已经很多，但是其他系统比如Linux平台，虽然有类似QQ方面的一些产品，比如LinuxQQ，Lunaqq，但数量毕竟不多且功能界面等都还不是很理想，鉴于此种情况，我们开发了基于Java语言的即时通信系统(JICQ)，该系统是以J2SE(Java 2 Standard Edition)语言实现的网络即时通信工具，包括服务器端和客户端，可以在企业内部网络和互联网上运行,同时具有Java应用的跨平台特性，方便运行在各个系统之上。该系统具有相对比较漂亮的界面以及类似于QQ的很多功能，比如可以和好友进行交流以及离线发送与好友管理、可以加入不同的群，即时发送、即时回复等功能。

    1.1.2 技术背景

技术上采用sun公司的java语言，该语言有很多有点，比如多线程、网络流概念、异常捕获处理、安全性以及速度与性能等方面，并且具有可以一次编写、到处运行的跨平台优点。

多线程：多线程是这样一种机制,它允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立，线程又称为轻量级进程，多线程技术允许你在一个应用程序中启动多个执行轻量程序，使多段程序同时竞争CPU资源，从而提高系统效率。而对于网络通讯工具来说，多线程的特性是必须的，不仅是为了效率，而且可以实现同时处理多个请求。

网络流：java中的网络通讯以及文件的读取都是以一种流的概念来理解的，这样，网络上数据的传输其实就等同于看成一台机器上文件的读取，有利于理解与编写运用程序，java类库中提供了丰富的IO流类资源以及网络编程类资源，软件开发人员可以很方便的编写网络应用程序。

例外处理：Java通过面向对象的方法来处理例外。在一个方法的运行过程中，如果发生了例外，则这个方法生成代表该例外的一个对象，并把它交给运行时系统，运行时系统寻找相应的代码来处理这一例外。我们把生成例外对象并把它提交给运行时系统的过程称为抛弃(throw)一个例外。运行时系统在方法的调用栈中查找，从生成例外的方法开始进行回朔，直到找到包含相应例外处理的方法为止，这一个过程称为捕获(catch)一个例外。所以，java的例外处理使非常方便的。

跨平台：Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

1.2 该系统设计的意义

伴随着当今互联网迅速发展，网上通讯成为一种必不可少的通讯习惯，该系统的设计就是为了实现在互联网上的即时通讯，它是利用当今最为流行的java编程语言来实现即时通讯工具的雏形，同时在系统开发过程中所用的都是java常用的技术或者难点，比如用java的swing怎么去做一个界面美观的应用程序、java的网络编程技术的原理与应用、以及如何根据J2EE规范去开发一个基于Jsp和Servlet的Web应用等关键技术。通过设计和开发该系统，使自己所学的理论知识得到实践应用，也对即时通讯软件的通讯原理有了比较深刻的认识，大大的提高了自己的动手能力和解决问题的能力，为今后工作打下坚实的基础。

2相关理论及基础技术与开发平台

2.1 即时通讯应用工作原理分析

我们经常听到TCP/IP和UDP(用户数据报协议)这两个术语，它们都是建立在更低层的IP协议上的两种通讯传输协议。前者是以数据流的形式，将传输数据经分割、打包后，通过两台机器之间建立起的虚电路，进行连续的、双向的、严格保证数据正确性的文件传输协议。而后者是以数据报的形式，对拆分后的数据的先后到达顺序不做要求的文件传输协议。

QQ就是使用UDP协议进行发送和接收“消息”的。当你的机器安装了OICQ以后，实际上，你既是服务端（Server），又是客户端（Client）。当你登录OICQ时，你的OICQ作为Client连接到腾讯公司的主服务器上，当你“看谁在线”时，你的OICQ又一次作为Client从QQ Server上读取在线网友名单。当你和你的OICQ伙伴进行聊天时，如果你和对方的连接比较稳定，你和他的聊天内容都是以UDP的形式，在计算机之间传送。如果你和对方的连接不是很稳定，QQ服务器将为你们的聊天内容进行“中转”。其他的即时通信软件原理与此大同小异。

   OICQ的通讯原理:

   1.用户首先从QQ服务器上获取好友列表，以建立点对点的联系。

2.用户( Clientl)和好友(Client2)之间采用UDP方式发送信息。

   3.如果无法直接点对点联系，则用服务器中转的方式完成。我们看到两个OICQ用户如果是在两个不同的内网上，它们经过登录后可以不同过服务器来直接通讯。那这是为什么呢。其根本原因是OICQ使用了UDP协议，这样用户之间的通讯自己完成就减少了服务器的负担。那么到底原理是什么样的，为什么TCP应用就不能达到这一要求。这就涉及到NAT ( Network AddressTranslator)技术。NAT技术使得一个私有网络可以通过internet注册IP连接到外部世界，位于inside网络和outside网络中的NAT路由器在发送数据包之前，负责把内部IP翻译成外部合法地址。内部网络的主机不可能同时与外部网络通信，所以只有一部分内部地址需要翻译。"NAT"的翻译可以采取静态翻译和动态翻译两种。静态翻译将内部地址和外部地址一对一对应。当使用了动态翻译时就采用port multiplexing技术，通过改变外出数据的源port技术可以将多个内部IP地址影射到同一个外部地址，这就是PAT (port address translator)。在这种情况下，一个TCP连接只能和固定的连接方通讯，而UDP应用本身就可以接受不同数据来源的数据包，所以在NAT转换的时候能够完成两个客户端之间的通讯，从而达到了客户端直接通讯的目的。

总的来说，OICQ的应用在客户端方面符合即时通讯系统的模型。客户端之间的通讯中，采用了UDP的通讯方式，当客户端之间无法直接通讯时，采用通过服务器转发的方式来实现即时信息的传送。

2.2所用技术

JAVA多线程技术：多线程的各个线程看上去像是并行地独自完成各自的工作，就像一台一台计算机上运行着多个处理机一样。在多处理机计算机上实现多线程时，它们确实可以并行工作，而且采用适当的分时策略可以大大提高程序运行的效率。而作为接受客户端请求的服务器来说，必须使用多线程技术来接受不同时刻的请求，接收一个处理一个，将其放入线程队列，然后继续监听其他的请求。

网络通讯与Socket编程：java网络编程中有两种不同的通讯协议，分别是TCP（面向连接）与UDP（面向无连接），两种协议各有优缺点。

TCP：是Tranfer Control Protocol的简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。
    UDP：是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

JDBC数据库技术：JDBC, 全称为Java DataBase Connectivity standard, 它是一个面向对象的应用程序接口（API）, 通过它可访问各类关系数据库。JDBC也是java核心类库的一部分。JDBC的最大特点是它独立于具体的关系数据库。与ODBC (Open Database Connectivity)类似, JDBC API 中定义了一些Java类分别用来表示与数据库的连接（connections）, SQL语句（SQL statements）, 结果集（result sets）以及其它的数据库对象, 使得Java程序能方便地与数据库交互并处理所得的结果。使用JDBC, 所有Java程序（包括Java applications , applets和servlet）都能通过SQL语句或存储在数据库中的过程（stored procedures）来存取数据库。

SWING界面设计：java的扩展包，其中包括众多的控件以及丰富的控件操作功能，使用户可以简单的利用它画出应用程序的界面，结合JBuilder9.0带的绝对定位类包，可以设计出非常好看的用户界面。

JSP与SERVLET技术：JSP和SERVLET是在j2ee平台下开发WEB应用的基础， JSP是由SUN公司倡导 众多公司参与一起建立的一个动态网页标准技术，JSP技术为建立具有动态生成内容的WEB应用提供了一种简便而且功能强大的途径，它可以快速开发出与平台无关的基于WEB的应用，JSP是更高级的SERVLET，在运行的时候JSP先被转化为SERVLET。

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