Bài tập lập trình mạng: Xây dựng chương trình chat room docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG  BÀI TẬP LỚN LẬP TRÌNH MẠNG Đề tài Xây dựng chương trình chat room Sinh viên : Võ Quang Hòa Lớp : 07T4 Mã số sinh viên : 102114071123 Cán bộ hướng dẫn : Huỳnh Công Pháp Đà Nẵng 2011 Tạo chương trình chát room Trang 2 Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 3 Mục lục Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 4 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Phần 1. Bối cảnh, lý do thực hiện đề tài Hiện nay mạng internet toàn cầu đã phát triển rất mạnh, đáp ứng rất tốt các nhu cầu về thông tin khoa học, giải trí, liên lạc, mua bán, quảng cáo v.v của con người. Internet đã trở thành một thành phần không thể thiếu với cuộc sống hiện đại. Về bản chất, Internet chẳng qua là một hệ thống mạng, liên kết các máy tính trên toàn thế giới lại theo những chuẩn chung của nó. Với phạm vi nhỏ hơn nhưng cũng rất tương tự, có những mạng khác đó là WAN, LAN , mỗi mô hình đó đều được ứng dụng rất nhiều tiện ích khác nhau. Với mục tiêu để cho các sinh viên ra trường với một kiến thức tốt về mạng, về lập trình ứng dụng trên mạng để có thể làm được nhiều việc khác nhau, bộ môn lập trình mạng ra đời. Vì vậy, ngày hôm nay, lúc em đang học về lập trình mạng, thầy Huỳnh Công Pháp đã giao bài tập lớn “Xây dựng chương trình chat room”, điều đó giúp em thực hành để có cơ hội hiểu rõ hơn về mạng, về lập trình mạng – một lĩnh vực lập trình rất thú vị này. Phần 2 : Cơ sở lập trình Ứng dụng hoạt động dựa vào giao thức IP/TCP để truyền dữ liệu giữa hai máy khác nhau, cụ thể ở đây là một máy server để cung cấp dịch vụ và nhiều máy client sử dụng dịch vụ do máy server cung cấp để cho người dùng sử dụng. Ngôn ngữ lập trình ở đây là ngôn ngữ Java (Phiên bản J2SE 1.6) vì Java là ngôn ngữ có thể được sử dụng để viết ứng dụng chạy trên hầu hết các thiết bị (ở đây ta quan tâm tới thiết bị có hỗ trợ mạng). Trọng điểm, có mấy khả năng nổi trội do Java cung cấp mà ta có thể sử dụng là : - Lập trình đa tuyến trình (Cùng 1 ứng dụng nhưng có thể chạy nhiều tiến trình song song với nhau thay vì cứ phải tiến trình này đợi tiến trình kia kết thúc mới có thể thực hiện) - Java là một nền tảng có thể chạy trên nhiều loại thiết bị với nhiều hệ điều hành khác nhau nên có phạm vi ứng dụng rất rộng rãi. - Lập trình mạng. Lớp quan trọng nhất mà ta sử dụng là lớp Socket và ServerSocket. Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần 1 : Yêu cầu của đề tài Viết chương trình Client/Server cho phép nhiều người sử dụng có thể gửi tin nhắn cho nhau dưới dạng một phòng chat room. Phần 2 : Giới thiệu mô hình Client/Server Server hiểu nôm na là máy chủ, thường là một hệ thống máy lớn, có bộ xử lý mạnh, có khả năng hoạt động đáng tin cậy, có khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, nó chuyên quản lý tài nguyên (chủ yếu là cơ sở dữ liệu), cung cấp các dịch vụ mạng cho các máy khách (client) sử dụng. Bình thường nó chạy suốt thời gian thực và sẵn sàng chấp nhận các yêu cầu kết nối và các yêu cầu dịch vụ khác từ máy khách. Client là máy khách, nó thường được sử dụng bởi người dùng cuối. Nó hoạt động dựa trên việc sử dụng dịch vụ mà máy server cung cấp để thực hiện các công việc mà người dùng cuối mong muốn. Quy trình hoạt động của mô hình này lặp đi lặp lại 2 quá trình như sau : - Client gửi yêu cầu lên server. - Server nhận được yêu cầu thì sẻ xử lý thích hợp và trả lời lại client. - o Mô hình Client/Server Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 6 Phần 3 : Giới thiệu giao thức IP/TCP 1. Giới thiệu về TCP Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức hướng kết nối (connection-oriented), nó đòi hỏi thiết lập kết nối trước khi bắt đầu gửi dữ liệu và kết thúc kết nối khi việc gửi dữ liệu hoàn tất theo đúng thứ tự: thiết lập kết nối, truyền dữ liệu và kết thúc kết nối. 2. Giới thiệu về IP. IP là địa chỉ của một máy tính trên mạng, dựa vào địa chỉ IP giao thức TCP có thể truyền dữ liệu chính xác từ một máy này qua máy kia thông qua hệ thống mạng. Ở trên mạng, một máy tính sẻ có một địa chỉ IP khác nhau, từ địa chỉ IP có thể biết được máy nào trên mạng và ngược lại. 3. Giới thiệu về cổng Port. Với IP, giao thức TCP chỉ mới có thể truyền dữ liệu chính xác từ máy này qua máy kia mà chưa thể truyền chính xác đến từng ứng dụng trên máy được. Hiện nay, các hệ thống máy thông thường hoạt động theo chế độ đa nhiệm, nghĩa là có nhiều ứng dụng chạy cùng một lúc và trong đó có thể có nhiều ứng dụng sử dụng dịch vụ mạng. Yêu cầu, khi máy chủ A truyền dữ liệu cho một ứng dụng u trên máy B thì trên máy B phải đảm bảo dữ liệu đó phải đến được ứng dụng u, chứ không phải ứng dụng v. Để thực hiện điều đó thì máy chủ A khi truyền dữ liệu đi thì trên dữ liệu đó có một thành phần thông tin giúp máy B xác định được đúng ứng dụng u. Phần thông tin đó chính là địa chỉ port trên máy B, nó có thể hiểu là lỗ cắm ảo trên máy B mà ứng dụng u đã đăng ký để độc quyền sử dụng nhằn nhận dữ liệu từ máy chủ A. Trên thực tế, địa chỉ port là một số nguyên 2 byte có giá trị từ 0 đến 65535. Nó có đặc điểm : - Giá trị từ 0 đến 1023 là các cổng phổ biến dành cho các ứng dụng thông dụng như http: 80, mail : 25, fpt : 21, Telnet 23 Các giá trị còn lại có thể được sử dụng linh hoạt. - Mỗi cổng trong mỗi thời điểm được sử dụng cho tối đa là 1 ứng dụng. Ví dụ như một ứng dụng nào đó đã sử dụng cổng 55 thì ứng dụng khác không thể sử dụng cổng 55 đó nữa chừng nào ứng dụng trước đó chưa có đóng cổng 55 lại. 4. Giới thiệu về Socket. - Socket là một khái niệm để định vị một dịch vụ của một máy tính trên mạng khi kết hợp hai khái niệm IP và Port lại. - Socket có những nhiệm vụ như sau : • Gắn một cổng trên máy • Lắng nghe các kết nổi. • Kết nối/Đóng kết nối đến máy tính ở xa qua cổng đã gắn • Gửi/nhận dữ liệu • Lắng nghe dữ liệu đến Thực chất, Socket chẳng qua là sự kết hợp giữa địa chỉ IP của máy tính và cổng Port mà ứng dụng sử dụng. Chính vì sự kết hợp đó mà nó trở thành một khái niệm mà từ đó, các ngôn ngữ lập trình có chứa các gói, các giao diện lập trình (API) để hỗ trợ các nhà lập trình dễ dàng trong việc lâp trình liên quan đến mạng qua giao thức TCP. Điển hình là ngôn ngữ Java mà em sẻ giới thiệu ngay sau đây. Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 7 Phần 4 : Lập trình mạng trong Java. 1. Giói ServerSocket Nhiệm vụ chính :  Mở một cổng kết nối trên server, sẵn sàng hoạt động trên cổng đó. public Socket(int port) : Tạo cổng kết nối trên cổng port.  Lắng nghe, chờ đợi các yêu cầu kết nối trên cổng đó và kết nối khi có yêu cầu. public accept():Chấp nhận một kết nối và trả về một đối tượng Socket mô tả nguồn đã được kết nối đến.  Tạo luồng dữ liệu vào ra để có thể truyền dữ liệu trên cổng đến một socket ở máy khách. (Đây là chức năng quan trọng nhất). getInputStream() : Trả về một luồng mà có thể nhập dữ liệu vào. getOutputStream() : Trả về một luồng ghi dữ liệu.  Đóng kết nối lúc không sử dụng. close() : Đóng kết nối khi không cần 2. Gói Socket. Nhiệm vụ chính  Kết nối tới một máy chủ thông qua địa chỉ IP và số hiệu cổng trên máy chủ đó. Public Socket(InetAddress address, int port)  Tạo luồng dữ liệu vào ra Public OutputStream getOutputStream() ; Public InputStream getInputStream() ;  Đóng kết nối. Public void Close(); Đóng kết nối 3. Một số gói, lớp bổ trợ khác. Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 8 a. Gói Swing, awt.event : tạo giao diện người dùng b. Gói Runnable, Thread : Hỗ trợ đa tiến trình c. Gói java.io : Cung cấp các lớp vào ra dữ liệu Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 9 CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH Phần 1 : Phân tích yêu cầu Viết chương trình cho phép chat room giữa nhiều người qua mạng. Phần 2 : Phân tích chức năng. 1. Trên Client:  Đăng nhập vào server với một cái nickname do người dùng tự chọn  Nhận danh sách các nick đang online trên server.  Gửi tin nhắn tới một người, nhiều người hoặc tất cả mọi người online khác trên server.  Nhận tin nhắn từ nickname khác gửi tới.  Đăng xuất tài khoản. 2. Trên Server:  Tạo cổng kết nối và sẵn sàng đón nhận các sự kết nối từ client  Xử lý yêu cầu đăng nhập từ client • Nếu nickname chưa có đăng nhập từ trước thì cho đăng nhập • Nếu đã có một ai đó đăng nhập từ trước với nickname đó thì cho người đăng nhập trước đó phải đăng xuất và cho người mới đăng nhập vào.  Trả về danh sách các nickname online cho nickname có yêu cầu.  Nhận tin nhắn từ một nickname và chuyển tiếp tới các nickname khác tương ứng theo yêu cầu của nickname gửi.  Loại nickname khi nickname yêu cầu đăng xuất.  Cho phép người sử dụng theo dõi các thành viên đăng nhập, đăng xuất. Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 10 CHƯƠNG 4 : TRIỂN KHAI THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ Phần 1 : Môi trường triển khai - Hệ điều hành : Microsoft Window 7, Microsoft Window XP (Chạy máy ảo) - IDE : Eclipse Helios Service Release 2. Tải miễn phí tại http://eclipse.org/ Phần 2 : Kết quả thực hiện. - Về cơ bản, chương trình thực hiện được các chức năng là tạo kết nối, chat qua lại giữa các thành viên online. - Với phạm vi nhỏ của đề tài, chưa có thực hiện một số chức năng mà có thể triển khai được như truyền file, gửi tin nhắn có định dạng giống như các ứng dụng chat thực sự đang có. - Các thao tác trên giao diện cũng chưa thực sự tiện lợi. Việc thử nghiệm chỉ mới dừng lại trên máy ở mạng lan (Giữa máy thật và máy ảo) và trên máy cục bộ (Sử dụng địa chỉ localhost). Một số hình ảnh minh họa Chức năng quản lý của chương trình trên server. Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 [...]...Tạo chương trình chát room Trang 11 Các chức năng trên chương trình client Minh họa việc chat trên hệ thống Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 12 Phần 3 : Chương trình 1 Chương trình trên máy server a.File Command.java package server; public class Command { /** * Request sign out... sb.append(","+nick); } if(!sb.toString().isEmpty())return sb.substring(1); return sb.toString(); } public void apendLog(String mess){ this.tbLog.append(mess+"\n"); } } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room 2 Trang 17 Chương trình trên máy Client a Command.java /** package client; public class Command { /** * Request sign out of user */ public static final int SIGN_OUT=0x0; /** * Message from user to server... btSignin.setText("Sign off"); this.setTitle( "CHAT CLIENT - SIGNED IN AS "+jtfFrom.getText()); }catch(Exception e){ this.appendLog("Server not availble or your network connection is having some problems.\n"); return; } btSignin.setText("Sign off"); btSend.setEnabled(true); jtfFrom.setEnabled(false); } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 23 protected Client(){ super( "CHAT _ SERVICE"); loadGui();... public void actionPerformed(ActionEvent e){ if(tran!=null)tran.requestContact(); else JOptionPane.showMessageDialog(Client.this, "You must sign in first", "Chat client",JOptionPane.OK_OPTION); } }); } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 22 private void sendMessage(){ if(tran==null){ appendLog("Please login first\n"); }else{ if(jtfMs.getText().isEmpty())return; if(jrbSendAll.isSelected()){... import java.net.Socket; public class NewSocket extends Thread{ private static final String obj = "CHAT" ; private String NickName; private DataOutputStream dos; private DataInputStream dis; private boolean ok=true; private Socket soc; private Server server; Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 13 public NewSocket(Server _server,Socket _soc){ try { dos=new DataOutputStream(_soc.getOutputStream());... dos.writeUTF(server.GetListContacts(NickName)); dos.flush();break; case Command.STATE_SHUTDOWN: shutDown(""); } } } } catch (Exception e){server.hash.remove(this.NickName);} } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 14 c File Server.java package server; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.FlowLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.awt.event.WindowAdapter;... /** * Code server shutdown */ public static final int send successfully SEND_MESSAGE_SUCCESSFULLY=0x11; send failed SEND_MESSAGE_FAILED=0x12; STATE_SHUTDOWN=0x25; } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room b  Trang 18 Transport.java package client; import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.IOException; import java.net.Socket; public class Transport extends... Command.REQUEST_CONTACT: client.jtfTo.setText(dis.readUTF()); break; } }catch (IOException e) { client.appendLog("Error when read data"); client.createOfflineStatus(); ok=false; } } } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room } Trang 19 public synchronized void signin(String nick){ try { dos.writeUTF(nick); dos.flush(); } catch (Exception e) { } } public void shutDown(){ ok=false; try { dos.write(Command.STATE_SHUTDOWN);... synchronized(e){ dos.write(Command.SEND_MESSAGE_TO_ALL); dos.writeUTF(message); dos.flush(); } }catch(Exception xe){ client.appendLog("Could not send message.\n"); } } Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 20 c File Client.java package client; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.event.*; import java.net.Socket; import javax.swing.*; @SuppressWarnings("serial") public class Client... panel0.add(panel0b,BorderLayout.SOUTH); this.add(panel0,BorderLayout.NORTH); panel1.setLayout(new BorderLayout()); panel1.add(jsb,BorderLayout.CENTER); this.add(panel1,BorderLayout.CENTER); Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 21 panel2.add(new JLabel("Message")); panel2.add(jtfMs); panel2.add(btSend); panel2.add(btClear); this.add(panel2,BorderLayout.SOUTH); this.setVisible(true); this.setSize(550, 400); . bài tập lớn Xây dựng chương trình chat room , điều đó giúp em thực hành để có cơ hội hiểu rõ hơn về mạng, về lập trình mạng – một lĩnh vực lập trình rất thú vị này. Phần 2 : Cơ sở lập trình Ứng. THÔNG  BÀI TẬP LỚN LẬP TRÌNH MẠNG Đề tài Xây dựng chương trình chat room Sinh viên : Võ Quang Hòa Lớp : 07T4 Mã số sinh viên : 102114071123 Cán bộ hướng dẫn : Huỳnh Công Pháp Đà Nẵng 2011 Tạo chương. liệu Võ Quang Hòa – Lớp 07T4 Tạo chương trình chát room Trang 9 CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH Phần 1 : Phân tích yêu cầu Viết chương trình cho phép chat room giữa nhiều người qua mạng. Phần