鄧亞君 楊剛 翁文斌 邱瀘誼

摘要??? 本文使用的網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶端/服務(wù)端（C/S）結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)聊天功能通過socket模塊實現(xiàn)，用戶在客戶端上登錄到指定端口的服務(wù)端與其他用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聊天。服務(wù)器啟動后，等待客戶端的連接，轉(zhuǎn)發(fā)客戶端指定的聊天用戶或所有的其他用戶?？蛻舳藛雍笤赑ython的GUI界面接收用戶傳遞到服務(wù)器端的消息。某一用戶可以與指定用戶進(jìn)行私聊，也可以向系統(tǒng)中其他已經(jīng)登錄的客戶發(fā)送消息實現(xiàn)自由聊天，同時可以管理好友列表如添加或刪除好友。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)通信socket多線程GUI界面

1 前言

在互聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)流行的時代，人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴與日俱增，網(wǎng)絡(luò)交流更是成為了人們生活的一部分。借助網(wǎng)絡(luò)聊天工具，人們足不出戶就可實現(xiàn)閑聊甚至工作交流，使人們的日常生活與工作需求更加便利。網(wǎng)絡(luò)聊天室主要包括文字聊天室和視頻聊天室這兩種。本次設(shè)計的文字聊天室使用的是Python語言，它具有面向?qū)ο?、與平臺無關(guān)、安全、多線程等特點。

2 總體方案設(shè)計

2.1 設(shè)計原理

Socket對象在網(wǎng)絡(luò)編程中承擔(dān)著重要任務(wù)，能夠用套接字技術(shù)編寫一個網(wǎng)絡(luò)聊天室，每個用戶需要服務(wù)器啟動一個線程進(jìn)行相應(yīng)工作。在該線程中借助套接字實現(xiàn)客戶間信息交流，當(dāng)服務(wù)器接收到客戶端發(fā)送的聊天信息時，服務(wù)器可以在相應(yīng)的線程的輸入流中寫入相關(guān)信息，然后特定的客戶套接字的輸入流便能讀取到相關(guān)信息。

2.2 基本設(shè)計概念和處理流程

本系統(tǒng)運(yùn)行用Python開發(fā)，采用C/S結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為客戶端和服務(wù)端兩大部分，使用socket庫建立套接字實現(xiàn)客戶端和服務(wù)端的通信。

服務(wù)器端先將Socket初始化，然后綁定指定端口，實現(xiàn)端口監(jiān)聽，調(diào)用accept方法實現(xiàn)TCP阻塞，等待客戶端連接。如果這時有一個Socket對象被客戶端初始化，并向服務(wù)器請求連接。如果連接成功，數(shù)據(jù)便可以在客戶端與服務(wù)端之間進(jìn)行傳遞。服務(wù)端接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求并處理，之后將回應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給指定客戶端，該客戶端讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)，如果沒有數(shù)據(jù)傳遞則關(guān)閉連接，交互完畢。如圖1所示。

這個聊天室采用的是面向連接的傳輸控制協(xié)議，即TCP（Transmission Control Protocol）。TCP協(xié)議在傳送數(shù)據(jù)前必須先建立連接，并在數(shù)據(jù)傳送后要釋放連接。TCP能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信提供可靠交互的服務(wù)，能按序到達(dá)目的端，且不會出現(xiàn)錯誤。

3 單元模塊設(shè)計

3.1 客戶端

客戶端代碼可以實現(xiàn)在登錄窗口中通過套接字連接到本機(jī)IP地址127.0.0.1，端口號為9999的指定服務(wù)端。登錄時通過觸發(fā)登錄按鈕調(diào)用login_sever函數(shù)，退出登錄時調(diào)用exit_system函數(shù)。使用Python的內(nèi)置模塊tkinter描繪界面，其模塊中的Tk接口是Python的標(biāo)準(zhǔn)GUI工具包的接口，使用import tkinter的命令即可將該模塊導(dǎo)入程序。編寫程序時，將窗口的長寬設(shè)置為不可變的情況，這樣可以保證內(nèi)部控件位置的合理性。用exit_system函數(shù)實現(xiàn)客戶端退出，login_sever函數(shù)實現(xiàn)登錄。在登錄函數(shù)中調(diào)用connect_sever函數(shù)，創(chuàng)建socket對象，連接對應(yīng)的服務(wù)端，并為該客戶端啟動一個線程?？蛻舳擞酗@示對話的功能，并且通過敏感字向聊天室的所有人發(fā)送消息，實現(xiàn)群聊和私聊。get_info函數(shù)可以實現(xiàn)接受服務(wù)器發(fā)來的消息，并且能夠?qū)⒑糜殃欠Q插入好友列表中。通過好友列表中的Delete鍵將來將好友刪除，以此來管理好友。在本程序中能夠自動將已發(fā)送消息的好友昵稱添加至好友列表。該功能的實現(xiàn)是調(diào)用tkinter模塊中l(wèi)istbox的delete方法，實現(xiàn)指定好友從列表中刪除?？蛻舳四軌?qū)崿F(xiàn)將本用戶的消息發(fā)給服務(wù)端，并且在自己的消息框中展示。通過insert_user（）函數(shù)將選中的好友名放入發(fā)送好友框中，進(jìn)行指定好友通信，實現(xiàn)私聊?？蛻舳说娜毫暮退搅牡南⒄故究梢栽谕淮翱谡故尽ＤM客戶端E與客戶端Q私聊的消息可以在兩方的消息框中展示，并且不會被其他用戶看見他們之間私聊的消息。

3.2 服務(wù)端

在服務(wù)器程序中首先要綁定一個固定端口并監(jiān)聽來自其他客戶端的連接。如果某個客戶端已發(fā)送連接請求，服務(wù)器就與該客戶端建立Socket連接。在大量的客戶端連接中，服務(wù)器通過一個Socket連接的服務(wù)器地址與端口和客戶端的地址與端口來確定是否為唯一的Socket。之所以服務(wù)器要對每個客戶端的連接需要一個新的線程來處理，是因為服務(wù)器必須同時響應(yīng)多個客戶端的請求。首先初始化socket對象，同時使用thread模塊實現(xiàn)多線程功能。然后調(diào)用Socket對象中的bind（）函數(shù)來指定服務(wù)器的port端口和具體IP地址。最后調(diào)用socket對象的accept（）方法，等待客戶端的連接，并返回連接對象。

1. win = tkinter.Tk（） # 創(chuàng)建主窗口

2. win.mainloop（） # 相應(yīng)窗口動態(tài)

用tkinter實現(xiàn)GUI界面繪制，entryIp和entryport定義了兩個輸入框，從鍵盤中獲得服務(wù)器的地址和端口。在本程序運(yùn)行中，采用本機(jī)地址127.0.0.1，選擇數(shù)值較大且不易被計算機(jī)使用的端口號9999。對“啟動”按鍵進(jìn)行綁定函數(shù)startSever，用來為服務(wù)器運(yùn)行開啟一個線程。

1. def startSever（）：

2. s = threading.Thread（target=start）# 啟 用一個線程開啟服務(wù)器

3. s.start（）# 開啟線程

在為服務(wù)器啟動的線程中，自動觸發(fā)start函數(shù)，使服務(wù)器開始監(jiān)聽客戶連接，并進(jìn)行相應(yīng)的要求應(yīng)答。服務(wù)器每次收到一個客戶端的連接請求就為它開啟一個線程，同時觸發(fā)run函數(shù)。在該函數(shù)中使用while True命令實現(xiàn)服務(wù)端不斷接收客戶端的信息的功能。在run函數(shù)里面，服務(wù)器使用ck.recv（1024）指令接收客戶端發(fā)送的消息，并且在for循環(huán)中，判斷客戶發(fā)來的消息中是否含有“@全體成員”，對infolist客戶列表進(jìn)行遍歷，將消息發(fā)送給所有客戶端。

在客戶登錄后，通過廣播歡迎消息，可以使客戶盡快向聊天室的其他成員發(fā)送消息，這樣就可以在房間內(nèi)自由聊天。

4 總體系統(tǒng)

在進(jìn)行測試系統(tǒng)時，先運(yùn)行服務(wù)端程序，通過操作建立模擬服務(wù)器，等待客戶端的連接。在本設(shè)計中，總共運(yùn)行了三次客戶端的程序，分別模擬用戶Q、用戶W和用戶E。三個客戶分別登錄到模擬服務(wù)器，所以只需要向服務(wù)器發(fā)送消息，便可以向其他用戶發(fā)送相應(yīng)的消息?？蛻艨梢韵蛉w成員發(fā)送消息，并且客戶端之間互發(fā)消息不被別人知曉。

能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器與和客戶端之間的通信依賴于socket庫的網(wǎng)絡(luò)編程的方法。s.bind（）將套接字綁定到指定地址，s.listen（num）開始監(jiān)聽傳入連接，其中num的含義是在拒絕連接之前，計算機(jī)可以掛起的最大連接數(shù)量，s.accept（）接受連接并返回連接對象，可以用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，accept（）方法采用阻塞式策略等待接收TCP客戶的連接。s.recv（）用來接受套接字的數(shù)據(jù)。s.send（）將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的套接字。以上幾種命令便是在本設(shè)計的客戶端和服務(wù)端程序中使用最多的方法，也是網(wǎng)絡(luò)通信必不可少的環(huán)節(jié)。

5 結(jié)論

服務(wù)端能夠顯示已連接的用戶，并且向指定用戶甚至所有用戶發(fā)送消息，存在特殊關(guān)鍵字的消息可以使人更加明確的知道是群聊消息，通過切換發(fā)送對象能夠隨時隨心的私聊?？蛻舳说牧奶旖缑婵梢燥@示每條消息的發(fā)送時間，并且可以在好友列表中自動插入已給自己發(fā)送信息的用戶名?？蛻艨梢酝ㄟ^刪除鍵刪除好友名稱，也可以在發(fā)送框中選擇未在列表里的在線用戶進(jìn)行交流。

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