基于BS方式的即时通讯软件的设计与实现

基于BS方式的即时通讯软件的设计与实现[java毕业论文下载]

基于B/S方式的即时通讯软件的设计与实现

摘  要

即时通讯(Instant Messaging)是目前Internet上最为流行的通讯方式,而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。随着互联网的发展,即时通讯的运用将日益广泛,即时通讯软件业方兴未艾。本文首先描述了即时通讯业的发展和现状,然后初步探讨了即时通讯所涉及到的一些技术,最后对现有的技术进行了对比和分析,提出了一些可能的改进方案,并且设计了一个名为web-msn的即时通讯系统。 

web-msn是基于B/S的模式的即时通讯系统,通过IE等浏览器直接完成客户端的登录、数据传输,更加便捷了用户之间的通讯和交友;使用最新的Ajax技术,使其非常快,无需等待页面的刷新,实现了即时通讯的功能。 

在系统设计与建模过程中,使用了UML和面向对象的分析、设计方法,本系统基于.NET Framework 1.1,使用Visual Studio .NET 2003作为开发工具,将.NET中的一些新技术运用到了系统中;在开发过程中用到了时下流行的重构开发方法,优化了系统的设计。 

 

关键词:Web-msn;即时通讯;B/S; Ajax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Design and Implementation of Instant Message Based on B/S

Abstract

Instant message is currently the most popular way to communicate on the Internet,by the way various instant message software have been continuously appearing; service provider offers more and more communication services nowadays. As the development of the Internet, instant message will be more widely used than before. This article first describes the development and the current status of the instant message. Then it discusses the technologies of the instant message such as communication protocol, service mode and friend-making mode. It makes a comparison and analysis with respect to the current technology and also provides some possible solutions for improvement. At last it designs and develops an instant message system named web-msn.

The web-msn system is an instant message system which bases on b/s mode. You can login and interact with it through IE. It makes communication and finding friends more conveniently. It is designed using Ajax, which doesn’t need to wait for refreshing page, so carry out communication instantly.

This system is based on .NET Framework 1.1 and uses Visual Studio .NET 2003 as the development tool. It accumulated some new technology in .NET into our system. During the process of development, it used the popular reconstruction development method, which optimizes the system design.

 

Key words: Web-msn; Instant Message; B/S; Ajax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目  录

                                                    论文总页数:24页

1  引言 1

2  系统分析 2

2.1  课题目的 2

2.2  课题意义 2

2.3  应解决的问题 2

2.4  需要实现的功能 2

2.5  开发环境 2

2.5.1  vs2003开发环境介绍 2

2.5.2  Sql Server 2000介绍 3

2.5.3  C#语言介绍 3

2.6  关键技术-Ajax简介 3

3  需求分析 3

3.1  即时消息的一般需求 3

3.2  即时通讯系统需求 4

4  系统设计 5

4.1  方案论证 5

4.1.1 “即时”技术的选择 5

4.1.2  web-msn的模型选择 6

4.2  数据库设计 8

4.2.1  数据表设计 8

4.2.2  存储过程设计 8

4.3  系统功能分析与设计 9

4.4  系统模块设计 11

4.4.1  注册模块 11

4.4.2  登录模块 11

4.4.3  传输信息模块 12

4.4.4  退出系统模块 13

5  系统实现 14

5.1  发送消息功能实现 14

5.2  接收消息功能实现 15

6  测试 17

6.1  测试内容 17

6.2  测试结果 17

结    论 18

参考文献 19

附    录 20

致    谢 23

声    明 24

 

 

 引言

即时通讯软件,几乎是每一个上网用户都必备的联络工具。即时通讯软件除了能够让您迅速地在网上找到自己的朋友和工作伙伴,还可以实时交谈和传递信息,而且,现在不少即时通讯软件还集成了文件共享、语音聊天、网络会议等功能。截止到目前,全球约有近3亿多人使用即时通讯软件进行交流,正因为即时通讯软件拥有数以亿计的用户和迅速增长的市场,所以各个公司都盯上了中国这个潜在的最大市场,一时间,即时通讯市场硝烟四起。除了腾讯QQ和国外的几款著名即时通讯软件纷纷推出新版本,网易也推出了一种新的即时通讯软件——网易泡泡。朗玛公司也推出了名为UC的通讯工具。

即时通讯软件最早发布于1996年11月15日,以色列特拉维文的Mirabilis Ltd.发表了一个题为《E.T SURF HOME:MIRABILIS LTD. PROVIDES NEW SOLUTIONS FOR PEER-TO-PEER INTERNET COMMUNICATIONS》的新闻稿,同时发布了他们新产品ICQ(I Seek You)的Beta测试版。这天标志着Internet上的第一个成热的即时通讯系统(Instant Message System)的诞生。即时通讯服务在诞生之后的几年时间得到了迅猛发展,成为新增Internet用户的3个主要应用之一(WEB,电子邮件和即时通讯)。

在国内,1999年2月,深圳腾讯公司正式发布OICQ99 beta build 0210,开通腾讯即时通讯服务。2000年5月,腾讯QQ同时在线用户突破10万;2001年2月l0日,腾讯QQ同时在线用户突破100万。2004年4月份腾讯QQ同时在线人数最高记录已经突破了600万大关,现在腾讯公司正在把即时通讯系统往移动通讯方向扩展,如今已经将即时通讯与手机短信息(SMS)成功结合起来。即时通讯软件涉及和影响的领域已近越来越广,其竞争也越来越激烈。国内QQ最大的敌手朗玛UC从2001年开始研发,2002年的12月份UC正式发布,并且首创了很多技术:UC是国内第一个做场景聊天的;UC是第一个把同学录和校友录结合的;第一个把即时通讯与休闲游戏相结合的;第一个把发送动画与即时通讯相结合的。在一年的发展里,UC一度达到峰值在线30万人,注册用户达到7000万。

但是纵观这些即时通讯软件业,都是基于C/S模式的,需要下载客户端进行安装,用户名、密码、聊天记录等也是存放在本地机器上,在安全性和方便性上都有所欠缺。设计并开发一个基于WEB的即时通讯平台,对于现阶段的学习和研究,都是极为有意义的,基于这个前提和起因,我选择了基于B/S方式的即时通讯软件的设计与实现作为我的毕业设计。

 

 

 系统分析

2.1  课题目的

设计一个基于B/S模式的IM软件,可以通过IE等浏览器直接完成客户端的登录、数据传输、好友信息分组管理、状态更新、两人以及多人的文字聊天等功能。

2.2  课题意义

作为计算机专业的学生,即时了解和掌握流行的即时通讯机制并且应用到实践过程中,将极大的提高自己的设计和开发软件的积极性;提升自己的理论和技术水平,跟踪国内外最新的技术和开发模式,为以后类似的开发积累经验;同时,开发出来的作品也可以真正运用到实际当中,方便大家的沟通和交流。

2.3  应解决的问题

  • 服务系统模型的选择;
  • 实时查看在线好友列表;
  • 向在线好友发送即时消息;
  • 实时接收在线消息并且弹出提示;
  • 状态的即使切换(在线,隐身等)。

2.4  需要实现的功能

  • 实现用户注册、登录、退出、更改状态等功能;
  • 实现文本信息发送;
  • 实现搜索好友,添加好友,删除好友技术;
  • 实现消息的提示功能;
  • 实现设置好友权限功能。

2.5  开发环境

2.5.1 vs2003开发环境介绍

 Visual Studio是微软公司出品的一款大型应用软件,是一套完整的开发工具集,它主要用于生成ASP.NET Web应用程序、XML Web Services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic、Visual C++、Visual C# 和Visual J# 全都使用相同的集成开发环境(IDE)。利用此IDE可以共享工具且有助于创建混合语言解决方案,使程序可以使用不同的语言共同开发。NET开发平台由一组用于建立Web服务应用程序和Windows桌面应用程序的软件组件构成,包括.NET框架(Framework)、.NET开发工具和ASP.NET。Visual Studio 2003的集成开发环境中为开发人员提供了大量的实用工具以提高工作效率。这些工具包括了自动编译、项目创建向导、创建部署工程等。

2.5.2 Sql Server 2000介绍

SQL Server2000由一系列相互协作的组件构成,能满足最大的Web站点和企业数据处理系统存储和分析数据的需要。SQLServer构架各种组件通过何种方式发挥合力,更富成效地管理数据。  
     SQL Server2000数据库引擎提供完整的XML支持。它还具有构成最大的Web站点的数据存储组件所需的可伸缩性、可用性和安全功能。SQL Server2000程序设计模型与WindowsDNA构架集成,用以开发Web应用程序,并且SQL Server2000支持EnglishQuery和 Microsoft搜索服务等功能,在Web应用程序中包含了用户友好的查询和强大的搜索功能。

2.5.3 C#语言介绍

C#是一种语言,它是专门为了微软的.NET战略而设计的一种语言. C#也叫C#.Net。

2.6 关键技术-Ajax简介

Ajax 是异步JavaScript和XML(Asynchronous JavaScript and XML)的英文缩写。“Ajax”这个名词的发明人是Jesse James Garrett,而大力推广并且使Ajax技术炙手可热的是Google。Google发布的Gmail,Google Suggest等应用最终让人们了解了什么是Ajax。

Ajax的核心理念在于使用XMLHttpRequest对象发送异步请求,最初为XMLHttpRequest对象提供浏览器支持的微软公司。早在1998年,微软公司开发Web版Outlook时,就已经以ActiveX控件的方式为XMLHttpRequest提供了支持。Ajax是使用客户端脚本与Web服务器交换数据的Web应用开发方法。这样,Web页面不用打断交互流程进行重新加裁,就可以动态地更新。使用Ajax,用户可以创建接近本地桌面应用的直接、高可用、更丰富、更动态的Web用户界面。

实际上,Ajax不是一种技术,而是几种技术。每种技术都具有独特之处,合在一起就形成了一个功能强大的新技术。Ajax包括:

1) XHTML和CSS;

2) 使用文档对象模型进行动态显示和交互;

3) 使用XML和XSLT进行数据交互和操作;

4) 使用XMLHttpRequest进行异步数据接收;

5) 使用JavaScript将它们绑定在一起。 

 需求分析

3.1  即时消息的一般需求

  • 一般即时消息格式需求:

①所有实体必须至少使用一种消息格式;

②一般即时消息格式必须定义发信者和即时收件箱的标识;

③一般即时消息格式必须包含一个让接收者可以回消息的地址;

④一般即时消息格式应该包含其他通讯方法和联系地址,例如电话号码,邮件地;

⑤一般即时信息格式必须允许对信息有效负载的编码和鉴别(非ASCII内容);

⑥一般即时信息格式必须反映当前最好的国际化实践;

⑦一般即时信息格式必须反映当前最好的可用性实践;

⑧必须存在方法,在扩展一般即时消息格式的时候,不影响原有的域;

⑨必须提供扩展和注册即时消息格式的模式的机制。

  • 可靠性需求

协议必须存在机制,保证即时消息成功投递或者投递失败的时候,发信者获得足够的信息。

  • 性能需求

①即时消息的传输必须足够的迅速;

②即时消息的内容必须足够丰富;

③即时消息的长度尽量足够的长。

3.2  即时通讯系统需求

  • 注册需求

①即时通讯系统允许多个用户注册;

②一个用户可以注册多个ID;

③注册所使用的帐号类型为数字或者字母;

④注册新用户时必须填写符合要求的信息。

  • 通讯需求

  ①用户可以传输文本消息;

②用户的消息可以中转至服务器;

③用户可以从服务器获取中转的好友消息;

  • 好友管理需求

①用户可以查询好友;

②用户可以添加好友;

③用户可以添加多个人为好友,一个用户可以被多个人添加为好友

④用户可以删除好友;

⑤用户可以将好友放在多个组中;

⑤用户的好友一次只能属于一个组。

  • 状态切换需求

①用户可以选择登录状态;

②登录完成后用户可以切换状态(在线,隐身);

③用户可以注销登录。

  • 查看在线好友需求

①用户登录时列出所有在线好友;

②用户可以看到新近登录的好友;

③用户将不在看到临时登出的好友。

 系统设计

4.1  方案论证

4.000011.1 “即时”技术的选择

聊天系统实现的关键在于其实时的特性,包括状态的实时改变,消息的实时收发,状态的实时切换等,而传统的Web应用采用同步交互过程,这种情况下,用户首先向Web服务器发送一个请求,然后Web服务器根据用户请求的内容,执行相应的任务,并向用户返回结果。这是一种不连贯的用户体验,在服务器处理请求时,用户只能等待,此时浏览器显示的页面是空白的,这也就是通常所说的“白屏”现象,应用此种技术肯定实现不了即时通讯所要求的效果。所以就需要寻求一种新的技术来实现本系统所要求的即时的效果,而Ajax恰好弥补了Web应用的这一缺点。

与传统的Web应用不同,Ajax采用了异步交互的方式。它在用户和服务器之间引入了一个中间媒介,从而改变了同步交互过程中的“处理-等待-处理-等待”模式。用户的浏览器在执行任务时即装载了Ajax引擎。该引擎是用JavaScript语言编写的,通常位于一个隐藏的框架中,负责转发用户界面和服务器之间的交互。Ajax引擎允许用户和应用系统之间的交互以异步的方式进行,独立于用户与Web服务器之间的交互。现在,可以通过Ajax引擎向Web服务器发送请求。所以本系统决定采用Ajax来实现即时通讯各个部分“即时”效果的实现。

使用Ajax可以带来的好处有以下几个方面:

1.减轻服务器的负担。Ajax的原则是“按需取数据”,可以最大程度地减少冗余请求,减轻服务器的负担。

2.无需刷新页面,减少用户心理和实际的等待时间。特别是在读取大量数据时,不会像刷新页面那样出现白屏的情况,Ajax使用XMLHttpRequest对象发送请求并且得到服务器响应,在不重新载入整个页面的情况下,用JavaScript操作DOM更新页面。因此在读取数据的过程中,用户所面对的不是白屏,是原来的页面内容,只有在数据接收完毕后才更新相应部分的内容。这种更新是瞬间的,用户几乎感觉不到。

3.带来更好的用户体验。

4.可以把以前一些服务器负担的工作转嫁到客户端,利用客户端闲置的能力来处理,减轻服务器负担,充分利用宽带资源,节约空间和宽带租用成本。

5.可以调用外部数据。

6.基于标准化的并广泛支持的技术,不需要下载插件或者小程序。

7.进一步促进页面呈现与数据的分离。

4.000011.2  web-msn的模型选择

  • 即时通讯系统的一般模型

即时通讯服务有两个实体:发送者和即时收信箱。即时通讯协议定义了即时通讯服务、发信者和即时收信箱之间的交互作用。即时通讯服务与其他邮件服务不同之处在于,即时消息本身足够的小,便于快速交付到即时收件箱。个体,用户代理,即时通讯系统的模型如图4-1表示:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4-1  即时通讯系统的一般模型

即时通讯系统模型发信者或者即时收信箱的身份鉴别。

①不同的收信箱有不同的身份鉴别需求。

②不同的旁观者有不同的身份鉴别的需求。

③服务内部可能存在多服务器或者多代理服务器。也就是说一个即时通讯服务的逻辑的连接,内部可能有复杂的重定向和代理结构。代理服务器即时收信箱的身份与其他服务器交换即时消息。

④服务并不需要一个服务器,可以通过发信者和即时收信箱之间的直接通讯实现。

⑤涉及与其他即时通讯服务的情况,可能会有—定的内部机制。

个体还可以通过收件箱用户代理设置交付规则(Delivery Rules)限制即时通讯服务把即时信息交付到即时收信箱。

  • 即时通讯系统服务拓扑模型

现在不少即时通讯系统服务的内部拓扑中采用模式一;也有极其个别系统在即时通讯服务上面采用模式二。

模式一是一种非常成熟的模式,大多数TCP/IP应用系统,例如SMTP服务、DNS服务、WWW服务等都是使用这种模式。模式二,对于模式一是一个技术上的修正,虽然这个修正带来了新的问题,但是其实用性是不可质疑的;WEB-MSN正是实用模式二作为服务模式;

web-msn的服务是由服务器构成的;web-msn中每个实体都由一个寄主服务器管理。个体必须向服务器注册,注册后就有可以控制的发信者和即时收件箱。发信者是独立于即时通讯服务外的实体,而即时收信箱则存在于寄主服务器中。WEB-MSN的通讯系统中只有存在发送者和接收者两类实体。注册后的用户必须在服务器上建立登记表,才能知道其他用户的存在,与其他用户进行交流。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4-2 即时通讯系统服务模型

4.2  数据库设计

4.2.1 数据表设计

设计数据库应该具备数据库的基本知识和数据库设计技术,计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧及软件工程的原理和方法应用领域的知识。

根据本系统的特点和要求,通过对整个系统运行过程和数据流程分析,得出本系统的实体表:用户信息表:users ;聊天信息数据表:message ;users变化监控表:global_info 。

经过数据库分析与设计得到数据库的逻辑结构。本系统使用Microsoft SQL Server 2000为数据库开发工具;创建名为msn数据库根据各种功能的实现以及考虑到将来系统功能上的扩展,设计如下数据项和数据结构:

表4-1 用户信息数据表:users

中文名称

字段名

字段类型

字段长度

是否允许为空

备注

登录名

username

varchar

50

not null

主键

用户昵称

nickname

varchar

50

null

 

密码

password

varchar

50

not null

 

登录状态

status

int

4

not null

 

最后登录时间

logintime

datetime

8

null

 

最后注销时间

logouttime

datetime

8

null

 

最后消息编号

last_msg_id

int

4

not null

 

 

 

                  表4-2 聊天信息数据表:message

中文名称

字段名

字段类型

字段长度

是否允许为空

备注

消息编号

msg_id

int

4

not null

主键

发送者用户名

sender

varchar

50

not null

 

接受者用户名

receiver

varchar

50

not null

 

消息内容

content

varchar

255

not null

 

发送时间

sendtime

datetime

8

not null

 

 

                

 表4-3  users变化监控表:global_info

中文名称

字段名

字段类型

字段长度

是否允许为空

备注

 

4.2.2 存储过程设计

为了提高执行效率,并且简化数据库访问的复杂程度,本系统设计了相应的存储过程完成基本的数据库相关功能。根据对本系统的分析共创建了5个基本的存储过程:用户登录存储过程:UserLogin ;用户注销存储过程:UserLogout;发送消息存储过程:SendMessage ;最近聊天记录存储过程:GetRecentMsg ;获取最新消息存储过程:GetNewMessage。

  • 用户登录存储过程UserLogin实现用户的登录功能,如果成功登录则返回0,反之则返回1;
  • 用户注销存储过程UserLogout实现用户的登出功能,如果成功登出则返回0,反之则返回1;
  • 发送消息存储过程SendMessage 首先对发送者和接收者的用户名进行检查,然后再插入新的聊天记录;
  • 最近聊天记录存储过程:GetRecentMsg 的作用是返回最近两个用户之间的聊天记录;
  • 获取最新消息存储过程GetNewMessage 根据数据库message表中的msg_id字段判断哪些是新消息,凡是消息ID大于msg_id字段的均是新消息。

4.3  系统功能分析与设计

本系统的主要任务是提供用户之间实时的交流,方便用户之间相互的沟通。

  • 系统登录。登录模块采用基于标准的MVC架构的开发模式。与一般的登录系统相似,主要是对登录用户的身份进行合法性验证。登录状态分为两种:在线、隐身。根据自己的需求选择登录方式。
  • 登录状态切换。当用户登录后还可以重新选择登录状态,通过选择下拉列表的选项可以切换用户的登录状态是在线或者隐身。或者单击“注销”按钮,将注销用户的登录。
  • 用户列表查看。当用户登录成功后,系统将显示给用户他的所有在线好友,并且实时的更新用户列表:当有好友登录后将即时的显示在用户列表中;当有好友临时退出系统后将在用户列表中消失。
  • 消息提示。我们设计了一个类似于MSN提示框的小窗口,定时的检查是否有新消息,如果有的话弹出这个窗口,用户可以即时回复消息。
  • 查看近期消息。当加载消息发送页面的时候,会首先加载若干条近期的聊天记录,帮助用户回顾以往的聊天内容。
  • 发送消息。用户选择发送对象后,直接进行发送。
  • 接收消息。在消息发送后接收者能够实时接收消息。

     

根据需求分析和功能说明,开始系统的图形化建模,本系统的功能说明图4-3所示:

 

 

 

 

 

图4-3 系统功能说明图

 

    ①web-msn即时通讯系统执行者

  • Client:web-msn登录端,使用web-msn进行即时通讯的人
  • Server:web-msn服务端,对用户进行注册、登录、资料管理的角色
  • DBServer:web-msn数据库服务器,保存用户数据的角色
  • MsgSender:端对端传输消息或这文件时的发送端
  • MsgReceiver:端对端传输消息或者文件时的接受端

其中,MsgSender和MsgReceiver从属于Client

②web-msn即时通讯系统用例说明

  • 注册:使用者通过注册成为web-msn用户;
  • 登录:连接服务器获得服务;
  • 更改状态:更改自己在服务器的状态,状态分为:在线、隐身;
  • 更改资料:更改自己的资料并保存在数据库服务器;
  • 查找好友:从服务器获得好友信息;
  • 传输信息:传送文本信息或者富文本信息给好友;
  • 退出系统:从服务器退出,取消服务;

 

4.4  系统模块设计

4.4.1 注册模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4-4 注册用例图

注册用例图用例说明:

①填写注册信息

②检查信息格式

③新注册申请

④传输注册数据

⑤生成新帐号

⑥添加新用户命令

⑦在数据库中添加新用户

4.4.2 登录模块

图4-5 登录用例图

①登录用例图用例说明:

  • 输入登录信息
  • 发送登录请求
  • 验证登录信息
  • 传输好友列表
  • 刷新在线用户列表
  • 通知好友上线
  • 改变好友状态
  • 读取用户数据命令
  • 从数据库中读取用户信息

4.4.3 传输信息模块

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4-6 传输信息用例图

 

①在线传输信息用例图用例:

  • 选择发送内容
  • 传输信息
  • 显示信息

4.4.4 退出系统模块

 

 

 

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