網(wǎng)絡(luò)聊天程序設(shè)計(jì)(Linux版)

1、 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 092班 學(xué) 號(hào)： 20號(hào) 姓 名： 林洪 設(shè)計(jì)題目： 網(wǎng)絡(luò)聊天程序設(shè)計(jì) 2012年11月課程設(shè)計(jì)評(píng)分表姓 名班 級(jí)學(xué) 號(hào)課設(shè)題目指導(dǎo)教師評(píng)分項(xiàng)目滿分分值得分設(shè)計(jì)文檔（30分）文檔格式封面2頁(yè)面布局4目錄格式3圖表質(zhì)量2頁(yè)眉頁(yè)腳2文檔內(nèi)容內(nèi)容完整性6內(nèi)容邏輯性5內(nèi)容正確性6程序代碼（30分）程序功能15編程規(guī)范7編程文檔8答辯（20分）課題陳述7問(wèn)題答辯10是否超時(shí)3考勤（20分）20總評(píng)成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)簽名： 年 月 日教研室意見(jiàn)簽名： 年 月 日目 錄1. 系統(tǒng)概述12. 需求分析22.1 功能需求22.

2、2 性能需求22.3 運(yùn)行環(huán)境要求23. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)33.1 系統(tǒng)總體流程圖33.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)33.2.1 轉(zhuǎn)發(fā)信息模塊33.2.2 用戶登錄模塊33.2.3 群聊模塊43.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)43.3.1 登錄模塊設(shè)計(jì)43.3.2 服務(wù)器模塊53.3.3 消息格式化模塊63.3.4 群聊模塊74. 調(diào)試及測(cè)試84.1 調(diào)試結(jié)果84.2 調(diào)試結(jié)果分析95. 設(shè)計(jì)總結(jié)10參考文獻(xiàn)10附錄111. 系統(tǒng)概述Linux是一種針對(duì)PC計(jì)算機(jī)和工作站得操作系統(tǒng)。他具有像Windows和Mac那樣的功能齊全的圖形用戶界面。由于Linux的開(kāi)源的特點(diǎn)，越來(lái)越多的人轉(zhuǎn)而使用Linux作為PC機(jī)得操作系統(tǒng)。Linux

3、系統(tǒng)支持三種并發(fā)方式：多進(jìn)程、多線程、以及I/O多路復(fù)用。而多線程技術(shù)是并行技術(shù)中開(kāi)銷較小，效率較高的一種方式，與其他兩種方式相比，線程占用更少的系統(tǒng)資源，而且效率更高，是并發(fā)技術(shù)中最常用的方式。網(wǎng)絡(luò)聊天程序是目前應(yīng)用極為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)軟件，對(duì)于方便人們的交流溝通非常有效，同時(shí)，作為一種典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)聊天程序是學(xué)習(xí)基于Linux的網(wǎng)絡(luò)編程的有效方法。服務(wù)器端：循環(huán)等候客戶連接請(qǐng)求，一旦有客戶連接請(qǐng)求，開(kāi)啟一個(gè)子線程接受并處理客戶請(qǐng)求，接受來(lái)自客戶的信息。然后將客戶信息反轉(zhuǎn)后再返回給客戶端。主線程繼續(xù)等待其他客戶請(qǐng)求。服務(wù)器具有同時(shí)處理多個(gè)用戶的能力。客戶端：首先與服務(wù)器建立連接，然后

4、向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，接受服務(wù)器的反饋信息并顯示，之后繼續(xù)等待用戶輸入直至用戶輸入ctrl+D結(jié)束通信?？蛻舳私拥捷斎隿trl+D后，客戶端關(guān)閉連接并退出。本次課題設(shè)計(jì)是在使用Linux線程和Socket接口的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)聊天程序，從而掌握Linux應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的基本方法，練習(xí)Linux線程及Socket編程的方法，從而將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。2. 需求分析2.1 功能需求本次課程設(shè)計(jì)需要完成以下功能：（1） 實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器的控制下，完成多人聊天，采用單機(jī)多終端模擬方式。（2） 在服務(wù)器端，使用多線程機(jī)制，為多個(gè)用戶服務(wù)。（3） 服務(wù)器能夠?qū)σ蠼尤氲目蛻舳诉M(jìn)行身份識(shí)別，完成聊天數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，

5、并能夠?qū)⒉煌脩袅奶煊涗洿鏅n。（4） 可發(fā)送文件，發(fā)送者可以取消開(kāi)始或中途想放棄傳達(dá)的文件，接受者可接受或拒絕傳來(lái)的文件，并能夠?qū)鱽?lái)的文件設(shè)定本地保存位置。2.2 性能需求（1） 可靠性高，能在由于系統(tǒng)問(wèn)題或其它原因產(chǎn)生錯(cuò)誤后，作出相對(duì)應(yīng)處理，比如網(wǎng)絡(luò)初始化失敗、服務(wù)器不在線等，可以提示用戶安全退出本程序，在出現(xiàn)不可知的錯(cuò)誤以后，可以盡量安全的退出程序。（2） 模塊化設(shè)計(jì)此軟件的功能，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，使得軟件易于以后的維護(hù)與擴(kuò)展，在以后可以更好的完善本軟件的功能，更方便于在工作中的應(yīng)用。（3） 宜操作性，程序簡(jiǎn)單易懂，容易上手使用。2.3運(yùn)行環(huán)境要求本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)主要完成軟件開(kāi)發(fā)可在L

6、inux和windows平臺(tái)下開(kāi)發(fā)3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體流程圖圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖3.2系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)3.2.1 轉(zhuǎn)發(fā)信息模塊 服務(wù)器定義readMessage函數(shù)用于存儲(chǔ)要求請(qǐng)求連接的用戶名，客戶發(fā)送的信息，該消息服務(wù)器、客戶端共享，客戶端讀取該信息，從而實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)。3.2.2 用戶登錄模塊 用戶輸入用戶名、服務(wù)器ip地址及密碼，如果通過(guò)合法性檢測(cè)，則可進(jìn)入聊天主界面與其他人進(jìn)行聊天。3.2.3 群聊模塊客戶端點(diǎn)擊“發(fā)送信息”按鈕，該客戶端的ip地址、端口號(hào)以及信息內(nèi)容一起打包寫(xiě)入服務(wù)器readMessage函數(shù)，客戶端通過(guò)線程可以讀取該客戶write中的內(nèi)容。3.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.3

7、.1 登錄模塊設(shè)計(jì)圖2 登錄模塊流程圖用戶登錄需輸入相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)相關(guān)的檢測(cè)后，方可登錄。登陸后可查看群聊信息，且可與其他人進(jìn)行聊天3.3.2 服務(wù)器模塊圖3 服務(wù)器模塊流程圖該服務(wù)器界面用于顯示用戶上線與下線的信息，不可用于聊天，是用于將客戶端群聊時(shí)發(fā)送的信息轉(zhuǎn)發(fā)給每一個(gè)在線用戶，處于一個(gè)承接的作用。3.3.3 消息格式化模塊消息格式化是將用戶的對(duì)應(yīng)信息合成固定形式進(jìn)行傳送。圖4 消息格式化模塊流程圖3.3.4 群聊模塊用戶登陸以后，可與顯示在線的任何用戶進(jìn)行聊天，也可與在線用戶一起進(jìn)行群聊。圖5 群聊模塊程序流程圖4. 調(diào)試及測(cè)試4.1調(diào)試結(jié)果1，啟動(dòng)SSH Secure Shell軟件后

8、，將程序進(jìn)行編譯：圖6 編譯程序,2，編譯成功后，將服務(wù)器打開(kāi)：圖7 打開(kāi)服務(wù)器3，打開(kāi)服務(wù)器以后，需輸入用戶名稱，即可進(jìn)入聊天室進(jìn)行聊天：圖8 準(zhǔn)備進(jìn)行聊天4，用戶進(jìn)行聊天：圖9 用戶聊天界面a圖10 用戶聊天界面b4.2 調(diào)試結(jié)果分析這是一個(gè)聊天室程序，可以實(shí)現(xiàn)群聊的功能，即當(dāng)某個(gè)客戶發(fā)出消息后，服務(wù)器和其他個(gè)客戶端都能收到此消息。且能夠顯示客戶端的用戶名。但客戶端退出聊天室后，服務(wù)器和其他在線客戶端會(huì)有提示。實(shí)現(xiàn)群聊的機(jī)制是：當(dāng)某個(gè)客戶端需要發(fā)送消息是，它將此消息發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器再將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給各客戶端，各客戶端之間是無(wú)連接的，即相互之間不能直接通信。因此，在服務(wù)器中，有兩個(gè)線程，主

9、線程用來(lái)監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端登錄服務(wù)器，若有，建立與其連接的套接字，并存入在線客戶序列里，輔助線程是接收轉(zhuǎn)發(fā)線程，其依次讀取個(gè)客戶端，看是否有消息送達(dá)，若有，取出，并轉(zhuǎn)發(fā)給各其他客戶端。在客戶端也有兩個(gè)線程，主線程用來(lái)向服務(wù)器發(fā)送消息，輔助線程用來(lái)接收服務(wù)器發(fā)出的消息。5. 設(shè)計(jì)總結(jié)轉(zhuǎn)眼間為期一周的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了許多課本上學(xué)不到的東西，同時(shí)也加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力以及學(xué)會(huì)了相互幫助，相互團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊(duì)精神，受益匪淺。從前的學(xué)習(xí)過(guò)程過(guò)于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做課程設(shè)計(jì)，就不得不要求我們對(duì)所用到的知識(shí)有更深層次的理解。因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)的內(nèi)容

10、比及書(shū)本中的理論知識(shí)而言，更接近于現(xiàn)實(shí)生活，而理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化往往是一個(gè)艱難的過(guò)程，它猶如一只攔路虎，橫更在我們的面前。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。感謝謝老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真幫助，在我們遇到各種困難時(shí)給予我們最深刻的指導(dǎo)，讓我們能夠較順利的完成此次

11、課程設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)有李錢(qián)波、林洪、王宗敏集體完成。參考文獻(xiàn)（1） 華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心編著 嵌入式Linux應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)（第二版）人民郵電出版社 2011年7月（2） 謝小云編著嵌入式系統(tǒng)綜合項(xiàng)目江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院出版社，2011年（3） 王天苗，魏洪興編著嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)（第三看版）清華大學(xué)出版社，2007年附錄/* 客戶端程序 client.c */#include #include #include #include #include #include #include #include #define TRUE 1#define PORT 5000static in

12、t sockfd;void recvfromserver( ) /接受服務(wù)器消息線程入口函數(shù)char mes1024;int nbytes=0;while( 1 ) memset(mes,0,sizeof(mes);nbytes=read(sockfd,mes,sizeof(mes);if(nbytes0)mesnbytes=0;printf(%sn,mes);pthread_exit(NULL);int main(int argc, char *argv)int sockfd;char buffer1024;struct sockaddr_in server_addr;struct host

13、ent *host;int portnumber,nbytes;char strhost16;char clientname20;char mes1024;int thr_id; /* thread ID for the newly created thread */pthread_t p_thread; /* threads structure */if(argc!=1)fprintf(stderr,Usage:%s an,argv0);exit(1);Printf (請(qǐng)輸入服務(wù)器ip地址n);scanf(%s,strhost);if(host=gethostbyname(strhost)=

14、NULL)fprintf(stderr,Gethostname errorn);exit(1); /* 客戶程序開(kāi)始建立 sockfd 描述符 */printf (正在建立套接口.n);if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)=-1)fprintf(stderr,Socket Error:%san,strerror(errno);exit(1); /* 客戶程序填充服務(wù)端的資料 */bzero(&server_addr,sizeof(server_addr);server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_po

15、rt=htons(PORT);server_addr.sin_addr=*(struct in_addr *)host-h_addr);printf (套接口創(chuàng)建成功，正在鏈接服務(wù)器.n); /* 客戶程序發(fā)起連接請(qǐng)求 */if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr)=-1)fprintf(stderr,Connect Error:%san,strerror(errno);exit(1); /* 連接成功了 */Printf (鏈接服務(wù)器成功n歡迎來(lái)到聊天室n);Printf (請(qǐng)輸入你的

16、用戶昵稱n);scanf(%s,clientname);/write(sockfd,clientname,sizeof(clientname);Printf (nn開(kāi)始聊天吧（Quit斷開(kāi)連接）nn);thr_id = pthread_create(&p_thread, NULL, recvfromserver, NULL);while(1)memset(buffer,0,sizeof(buffer);memset(mes,0,sizeof(mes);scanf(%s,buffer);strcat(mes,clientname);strcat(mes,:);strcat(mes,buffer)

17、;/printf(main thread %sn,mes);if(write(sockfd,mes,sizeof(mes)=-1)fprintf(stderr,Write Error:%sn,strerror(errno);exit(1);if(strcmp(buffer,Quit)=0)break; /* 結(jié)束通訊 */close(sockfd);exit(0);/* 服務(wù)器程序 (server.c) */#include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 1000 /

18、在一條消息中最大的輸出字符數(shù)#define LISTENQ 20 /最大監(jiān)聽(tīng)隊(duì)列#define PORT 5000 /監(jiān)聽(tīng)端口#define MAXFD 20 /最大的在線用戶數(shù)量void *get_client(void *); int sockfd,i;static int maxi=0; /maxi表示當(dāng)前client數(shù)組中最大的用戶的i值static int clientMAXFD;void recvandsend(void) /監(jiān)聽(tīng)轉(zhuǎn)發(fā)線程入口函數(shù)int index=0;int nbytes=0;char buffer1024;int len;int outindex=0;while

19、(1)if(maxi0)memset(buffer,0,sizeof(buffer);nbytes=0;index+;nbytes=read(clientindex+,buffer,sizeof(buffer);printf(%d,%dn,index,clientindex);if(nbytes0)buffernbytes=0;printf( %sn,buffer);outindex=0;while(outindex=maxi)index=0;pthread_exit(NULL);int main(int argc, char *argv)int client_fdLISTENQ,client

20、num=0;struct sockaddr_in server_addr;struct sockaddr_in client_addr;int sin_size,portnumber;char hello=Hello! Are You Fine?n;int thr_id; /* thread ID for the newly created thread */pthread_t p_thread; /* threads structure */int new_fd=0;memset(client,0,sizeof(client);if(argc!=1)fprintf(stderr,Usage:

21、%s portnumberan,argv0);exit(1); /* 服務(wù)器端開(kāi)始建立 socket 描述符 */if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)=-1)fprintf(stderr,Socket error:%sna,strerror(errno);exit(1); /* 服務(wù)器端填充 sockaddr 結(jié)構(gòu) */bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in);server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port=htons(PORT); /* 捆綁 sockfd 描述符 */if(bind(sockfd