Java实战：实时聊天应用开发（附GitHub链接）
一、前置技术
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项目介绍：
- 项目为局域网沟通软件，类似内网通，核心功能包括昵称输入、聊天界面展示在线人数（实时更新）、群聊，也可扩展私聊、登录注册、聊天记录存储等功能，结尾附GitHub链接。
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项目涉及技术：
- 包括GUI界面编程、网络通信、面向对象编程，以及字符串处理、时间获取等相关API。
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时间获取方案之JDK8之前的Date API：
- 通过创建Date对象获取此刻时间，但其格式为美式且不直观，需用SimpleDateFormat进行格式化。
// 创建Date对象获取时间 Date date = new Date(); // 创建SimpleDateFormat对象指定格式 SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); // 格式化时间 String formattedDate = sdf.format(date); -
时间获取方案之JDK8的LocalDateTime：
- LocalDate获取年月日，LocalTime获取时分秒，LocalDateTime获取年月日时分秒，通过now()方法获取对象，支持纳秒级精度，且为不可变对象，线程安全，格式化需用DateTimeFormatter。
// 获取LocalDateTime对象 LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); // 创建DateTimeFormatter指定格式 DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); // 格式化时间 String formattedDateTime = now.format(dtf); -
字符串高效操作之StringBuilder：
- String因是不可变对象，大量拼接时性能差，而StringBuilder是可变对象，基于数组容器操作，通过append()方法高效拼接，支持链式编程，最后需用toString()转为String类型。
// 创建StringBuilder对象 StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 拼接字符串 sb.append("张三").append("李四").append("王五"); // 转为String类型 String result = sb.toString(); -
解决浮点型运算失真的BigDecimal：
- 用于解决小数运算结果失真问题，需通过字符串构造器或valueOf()方法（内部使用字符串构造器）创建对象，提供加减乘除等方法，除法时若结果除不尽需指定保留位数和舍入模式（如四舍五入）。
// 创建BigDecimal对象 BigDecimal a = new BigDecimal("0.1"); BigDecimal b = BigDecimal.valueOf(0.2); // 加法运算 BigDecimal sum = a.add(b); // 除法运算（保留2位小数，四舍五入） BigDecimal divide = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP); // 转为double类型 double result = sum.doubleValue();
二、AI获取客户端界面：
- 项目需求分析：项目为局域网类沟通软件开发，启动界面只需输入聊天昵称，进入后显示在线人数，具备群聊功能，实时更新在线人数，先实现核心群聊功能，后续可扩展私聊等功能。
- 技术选型：涉及GUI编程技术（swing）、网络编程、面向对象设计以及Java提供的常用API。
- 项目步骤规划：第一步创建名为“it-chat”的模块；第二步获取系统所需界面（登录界面和聊天界面）；第三步定义App启动类，创建并展示进入界面对象。
- 获取登录界面：通过通义千问大模型生成局域网聊天进入界面代码，包含昵称输入框、进入和取消按钮，将代码复制到IDEA中，修改类名、处理乱码（将字体改为楷体），并测试界面能否启动。
- 获取聊天界面：同样通过AI生成群聊界面代码，包含在线人数展示框、消息展示框、消息发送框和发送按钮，复制到IDEA后修改类名、调整窗口宽度、添加关闭窗口退出程序代码等，测试界面启动情况。
- 定义启动类：在SRC下新建App类，在main方法中创建聊天进入界面对象并展示，完成界面准备工作，下面将从进入界面开始开发，串起所有功能。
三、架构分析
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系统整体架构及开发逻辑
- 客户端与服务端通过管道连接实现通信，客户端发送的信息（如登录昵称、群聊消息）需经服务端转发给其他在线客户端。
- 开发顺序：先分析系统整体架构，开发服务端，再完善客户端功能。
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服务端核心功能
- 接收客户端的管道连接，支持多客户端同时接入。
- 接收客户端发送的登录消息（含昵称）和群聊消息。
- 存储所有在线客户端的socket管道，用于消息转发。
- 收到登录消息后，更新所有客户端的在线人数列表。
- 收到群聊消息后，将消息转发给所有在线客户端。
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服务端开发步骤及关键代码
- 创建服务端项目，例如命名为“it-chat-server”。
- 创建服务端启动类，负责启动服务端并等待客户端连接
// 服务端启动类 public class Server { public static void main(String[] args) { try { // 注册端口，端口从常量类获取 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(Constant.PORT); System.out.println("服务端启动成功，等待客户端连接..."); while (true) { // 等待客户端连接，获取管道 Socket socket = serverSocket.accept(); System.out.println("一个客户端连接成功！"); // 将管道交给独立线程处理 new ServerReaderThread(socket).start(); // 将管道暂存（后续需结合登录消息存储昵称） // 此处仅为示意，实际需在接收登录消息后完善 onlineSockets.put(socket, "未知用户"); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } // 定义Map集合存储在线客户端管道及对应昵称 public static Map<Socket, String> onlineSockets = new HashMap<>(); }- 定义常量类存储端口信息
// 常量类 public class Constant { public static final int PORT = 6666; // 服务端端口 }- 创建线程类处理客户端管道通信
// 线程类处理客户端消息 public class ServerReaderThread extends Thread { private Socket socket; public ServerReaderThread(Socket socket) { this.socket = socket; } @Override public void run() { // 后续将实现接收登录消息、群聊消息等逻辑 System.out.println("线程开始处理客户端：" + socket); } }
四、服务端（在线人数模块）
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内容承接：已完成服务端基础开发，包括创建项目、接收客户端Socket管道并交由独立线程处理，同时准备了
Map集合（onlineSockets）用于存储在线客户端的Socket及对应昵称（Socket为键，昵称为值）。 -
服务端接收消息的类型及处理思路
- 消息类型：登录消息、群聊消息、私聊消息、图片消息等。
- 协议设计：客户端需先发送消息类型编号（如1代表登录、2代表群聊、3代表私聊），服务端通过编号区分处理。
- 核心逻辑：服务端从
Socket输入流读取类型编号，通过switch分支判断并执行对应逻辑。
// 服务端接收消息类型的核心逻辑 DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream()); int type = dis.readInt(); // 读取消息类型编号 switch (type) { case 1: // 处理登录消息 break; case 2: // 处理群聊消息 break; // 其他消息类型... } -
服务端接收登录消息的处理
- 读取昵称：当消息类型为1时，通过输入流读取客户端发送的昵称。
- 存储在线信息：将当前
Socket和昵称存入onlineSockets集合，标记客户端上线。
// 处理登录消息 String nickname = dis.readUTF(); // 读取昵称 Server.onlineSockets.put(socket, nickname); // 存入在线集合 -
更新全部客户端在线人数列表的方法
- 方法功能：向所有在线客户端推送最新的在线用户列表。
- 实现步骤：
- 获取所有在线用户的昵称（
onlineSockets的values）。 - 遍历所有在线
Socket，通过输出流向每个客户端发送更新消息：- 先发送消息类型（1代表在线列表更新）。
- 发送用户数量，再逐个发送用户名。
- 获取所有在线用户的昵称（
// 更新在线人数列表的方法 private void updateClientOnlineList() { // 获取所有在线用户名 Collection<String> allNicknames = Server.onlineSockets.values(); // 遍历所有在线Socket管道 for (Socket clientSocket : Server.onlineSockets.keySet()) { try { DataOutputStream dos = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream()); dos.writeInt(1); // 消息类型：在线列表更新 dos.writeInt(allNicknames.size()); // 发送用户数量 for (String nickname : allNicknames) { dos.writeUTF(nickname); // 逐个发送用户名 } dos.flush(); // 刷新数据 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } -
客户端下线的处理
- 当客户端断开连接（抛出异常），服务端需将其
Socket从onlineSockets中移除，并触发在线列表更新。
// 客户端下线时移除在线记录 Server.onlineSockets.remove(socket); updateClientOnlineList(); // 重新更新在线列表 - 当客户端断开连接（抛出异常），服务端需将其
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整体流程
- 服务端接收消息类型编号，判断为登录消息（1）。
- 读取昵称并存储到
onlineSockets。 - 调用
updateClientOnlineList()方法，向所有客户端推送更新后的在线列表。 - 客户端接收消息后，更新本地展示的在线用户列表。
五、服务端（聊天信息转发模块）
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解决下线操作的bug
下线时需更新所有客户端的在线人数列表，需重新调用更新在线人数的方法。此时map集合中已移除下线客户端信息，遍历剩余socket推送更新后的列表（消息类型为1号）。// 下线时调用更新在线人数列表的方法 updateOnlineUserList(); // 更新在线人数列表的方法逻辑 private void updateOnlineUserList() { // 获取当前在线用户列表（已移除下线用户） Collection<String> usernames = onlineSockets.values(); // 遍历所有在线socket，推送更新后的列表 for (Socket socket : onlineSockets.keySet()) { DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); dos.writeInt(1); // 1号消息：更新在线人数 dos.writeUTF(String.join(",", usernames)); dos.flush(); } } -
接收群聊消息并转发的整体逻辑
服务端线程接收2号类型的群聊消息后，需转发给所有在线socket（包括发送者自身），确保消息在所有客户端面板展示。 -
读取客户端发送的文本消息
从数据输入流中读取客户端的文本消息：DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream()); String message = dis.readUTF(); // 读取客户端发送的群聊内容 -
拼装消息内容
- 获取发送者昵称：通过当前
socket从map集合中获取对应的用户名String senderName = Server.onlineSockets.get(socket); // onlineSockets为 - 获取并格式化时间：使用
LocalDateTime和DateTimeFormatter处理时间LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String timeStr = dtf.format(now); // 格式化时间为字符串 - 拼接消息：使用
StringBuilder组合昵称、时间和消息内容，添加格式符优化展示StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append(senderName) // 发送者昵称 .append(" ") .append(timeStr) // 发送时间 .append("\r\n") // 换行 .append(message) // 消息内容 .append("\r\n"); // 消息间换行 String fullMessage = sb.toString(); // 转换为字符串
- 获取发送者昵称：通过当前
-
转发消息给所有在线客户端
遍历所有在线socket，发送拼装好的消息（消息类型为2号）：private void sendMsgToAll(String fullMessage) { for (Socket socket : Server.onlineSockets.keySet()) { try { DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); dos.writeInt(2); // 2号消息：群聊消息 dos.writeUTF(fullMessage); dos.flush(); // 刷新输出流 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } -
添加死循环处理多次消息
线程需通过死循环持续接收消息，避免只处理一次后终止：while (true) { // 死循环：持续监听客户端消息 int msgType = dis.readInt(); // 读取消息类型 if (msgType == 2) { // 处理2号群聊消息 String message = dis.readUTF(); sendMsgToAll(buildFullMessage(socket, message)); // 拼装并转发消息 } // 可扩展处理其他消息类型（如3号私聊消息） }
六、客户端（登录开发）
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开发客户端的准备与思路：服务端模块已开发完成，接下来需开发客户端，客户端初始仅有界面，需与服务端对接。开发从登录界面开始，遵循用户思维和线性思维，即按照用户操作流程推进。
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登录界面的初始操作
- 给登录界面的“进入”按钮（后改为“登录”按钮）绑定点击事件监听器，代码使用匿名内部类或Lambda表达式简化实现：
entryButton.addActionListener(e -> { // 获取昵称 String nickname = nicknameInput.getText(); nicknameInput.setText(""); // 清空输入框 if (nickname != null && !nickname.isEmpty()) { try { login(nickname); // 调用登录方法 dispose(); // 关闭登录窗口 } catch (IOException ex) { ex.printStackTrace(); } } });- 点击按钮后，从输入框获取昵称，判断非空后执行登录逻辑，并关闭登录窗口。
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登录方法的创建与完善
- 将登录相关代码独立为
login方法，避免代码臃肿：
private void login(String nickname) throws IOException { // 连接服务端 socket = new Socket(Constant.SERVER_IP, Constant.SERVER_PORT); // 发送登录信息 DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); dos.writeInt(1); // 消息类型为登录（1代表登录） dos.writeUTF(nickname); // 发送昵称 dos.flush(); // 刷新缓冲区 // 登录成功后进入聊天界面 new ClientChatFrame(nickname, socket); }- 服务端的IP和端口在常量类
Constant中定义，方便后续修改：
public class Constant { public static final String SERVER_IP = "127.0.0.1"; // 服务器IP public static final int SERVER_PORT = 666; // 服务器端口，需与服务端保持一致 } - 将登录相关代码独立为
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发送登录消息给服务端：连接成功后，通过
DataOutputStream向服务端发送消息类型（1代表登录）和昵称，且不能关闭流和管道，否则会中断后续通信。 -
进入聊天界面的准备：登录成功后，启动聊天界面（
ClientChatFrame类）。需将昵称和Socket管道传给聊天界面，因此在登录界面将Socket定义为全局变量：private Socket socket; // 登录界面的全局Socket变量，用于保存与服务端的连接 -
聊天界面的初始化
- 聊天界面通过有参构造器接收昵称和
Socket管道，并调用无参构造器初始化界面：
public class ClientChatFrame extends JFrame { private String nickname; private Socket socket; public ClientChatFrame(String nickname, Socket socket) { this(); // 调用无参构造器初始化界面 this.nickname = nickname; this.socket = socket; setTitle(nickname + "的聊天窗口"); // 在窗口标题展示昵称 } public ClientChatFrame() { // 初始化界面组件的代码 initComponents(); } }- 聊天界面将昵称展示在窗口标题上，方便用户识别当前登录账号，同时保存
Socket管道用于后续接收在线人数列表、发送和接收消息等操作。
- 聊天界面通过有参构造器接收昵称和
七、客户端（在线人数展示）
- 回顾登录界面跳转逻辑：登录成功后，将昵称和Socket管道传递给聊天界面，并销毁登录窗口，避免资源占用。关键代码逻辑如下（示意）：
// 登录成功后跳转至聊天界面
ChatFrame chatFrame = new ChatFrame(nickname, socket);
chatFrame.setVisible(true);
this.dispose(); // 销毁当前登录窗口
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明确客户端核心任务：登录后需实时读取服务端发送的两类消息：
- 在线人数更新消息（类型1）
- 群聊消息（类型2）
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采用多线程处理消息收发：
- 独立线程（
ClientReaderThread）负责持续接收服务端消息，避免阻塞主线程 - 主线程负责处理用户交互（如发送消息）
- 独立线程（
-
创建客户端消息读取线程类：
public class ClientReaderThread extends Thread {
private Socket socket;
private ChatFrame chatFrame; // 持有聊天界面对象
public ClientReaderThread(Socket socket, ChatFrame chatFrame) {
this.socket = socket;
this.chatFrame = chatFrame;
}
@Override
public void run() {
try (DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream())) {
while (true) {
int type = dis.readInt(); // 读取消息类型
if (type == 1) {
// 处理在线人数更新
updateClientOnlineUserList(dis);
} else if (type == 2) {
// 处理群聊消息（下节课实现）
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- 在线人数更新方法实现：
private void updateClientOnlineUserList(DataInputStream dis) throws IOException {
int count = dis.readInt(); // 读取在线用户数量
String[] onlineUsers = new String[count];
// 循环读取所有在线用户名
for (int i = 0; i < count; i++) {
onlineUsers[i] = dis.readUTF();
}
// 调用聊天界面方法更新UI
chatFrame.updateOnlineUsers(onlineUsers);
}
- 聊天界面更新UI组件：
public class ChatFrame extends JFrame {
private JList<String> onlineUserList; // 展示在线用户的列表组件
// 更新在线用户列表
public void updateOnlineUsers(String[] users) {
DefaultListModel<String> model = new DefaultListModel<>();
for (String user : users) {
model.addElement(user);
}
onlineUserList.setModel(model);
}
}
- 线程启动与数据传递：在聊天界面初始化时启动读取线程，并传递Socket和界面对象：
// 聊天界面构造方法中启动读取线程
public ChatFrame(String nickname, Socket socket) {
this.nickname = nickname;
this.socket = socket;
// 启动消息读取线程
new ClientReaderThread(socket, this).start();
}
- 功能测试验证：
- 启动服务端后，多客户端登录测试在线人数同步展示
- 关闭任一客户端，验证其他客户端在线列表实时移除该用户
八、客户端（群聊功能）
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接收群聊消息逻辑
- 接收消息类型为2的群聊消息，通过输入流读取服务端发送的UTF格式消息（包含发送者、时间等信息）。
- 将消息展示到界面面板，核心代码如下：
// 读取群聊消息 String message = dis.readUTF(); // 将消息更新到窗口 win.setMessageToWindow(message);- 在窗口类中实现
setMessageToWindow方法，将消息追加到展示区域：
public void setMessageToWindow(String message) { msgArea.append(message); } -
发送群聊消息功能
- 为发送按钮绑定点击事件，获取输入框内容并清空，通过输出流向服务端发送消息。
- 先发送消息类型2，再发送具体的群聊内容，核心代码如下：
// 为发送按钮绑定点击事件 sendButton.addActionListener(e -> { String message = inputField.getText(); inputField.setText(""); // 清空输入框 sendMessageToServer(message); }); // 发送消息到服务端 private void sendMessageToServer(String message) { try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream())) { dos.writeInt(2); // 发送群聊消息类型 dos.writeUTF(message); // 发送消息内容 dos.flush(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } -
功能测试
- 启动服务端和多个客户端，测试不同用户登录后发送消息的接收情况。
- 例如，用户“张三”发送“我好慌哦”，用户“王麻子”发送“麻子你在干啥”，验证所有客户端能否正常接收消息。
- 测试中发现换行显示存在小问题，但不影响核心功能使用。
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多人测试与优化方向
- 修改客户端连接的IP地址（如
192.168.25.70），连接到同一服务端进行多人测试。 - 可优化的方向包括：消息自动滚动到底部、完善换行显示、支持发送图片、美化界面等。
- 修改客户端连接的IP地址（如
GitHub：https://github.com/Andy123211/chat-system/tree/master