Java實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易即時(shí)通訊系統(tǒng)的示例詳解

更新時(shí)間：2025年06月25日 08:36:13 作者：皮皮林551

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了如何使用Java模擬實(shí)現(xiàn)類似QQ的簡(jiǎn)易即時(shí)通訊系統(tǒng),文中的示例代碼講解詳細(xì),感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下

引言

我們想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似QQ的即時(shí)通訊程序。由于這是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，我們將分步驟進(jìn)行，并只實(shí)現(xiàn)核心功能。

核心功能包括：

用戶注冊(cè)與登錄
添加好友
發(fā)送消息（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）
接收消息

我們將使用Socket編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)化，我們不使用數(shù)據(jù)庫(kù)，而是使用文件存儲(chǔ)用戶信息和好友關(guān)系。

我們將創(chuàng)建兩個(gè)主要部分：服務(wù)器和客戶端。

服務(wù)器端：

處理用戶注冊(cè)、登錄請(qǐng)求
管理用戶連接（在線狀態(tài)）
轉(zhuǎn)發(fā)消息

客戶端：

提供用戶界面（命令行界面）
連接服務(wù)器
發(fā)送注冊(cè)、登錄、添加好友、發(fā)送消息等請(qǐng)求
接收來(lái)自服務(wù)器的消息并顯示

由于時(shí)間限制，我們將簡(jiǎn)化一些設(shè)計(jì)：

用戶信息存儲(chǔ)：用戶名、密碼（明文存儲(chǔ)，實(shí)際中應(yīng)加密）
好友關(guān)系存儲(chǔ)：每個(gè)用戶的好友列表
消息轉(zhuǎn)發(fā)：服務(wù)器接收到消息后，查找目標(biāo)用戶是否在線，如果在線則轉(zhuǎn)發(fā)，否則存儲(chǔ)為離線消息（離線消息功能我們暫不實(shí)現(xiàn)，但會(huì)留出擴(kuò)展）

步驟：

設(shè)計(jì)服務(wù)器和客戶端之間的通信協(xié)議（自定義簡(jiǎn)單協(xié)議）
實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端
實(shí)現(xiàn)客戶端

通信協(xié)議設(shè)計(jì)：

我們使用文本協(xié)議，以行為單位，每行一個(gè)指令或數(shù)據(jù)。每條消息以換行符結(jié)束。

消息類型：

1.注冊(cè)：REGISTER::服務(wù)器回復(fù)：REGISTER_SUCCESS 或 REGISTER_FAILURE:

2.登錄：LOGIN::服務(wù)器回復(fù)：LOGIN_SUCCESS 或 LOGIN_FAILURE:

3.添加好友：ADD_FRIEND:<friend_username>

服務(wù)器回復(fù)：ADD_FRIEND_SUCCESS:<friend_username> 或 ADD_FRIEND_FAILURE:

同時(shí)，如果對(duì)方在線，服務(wù)器會(huì)向?qū)Ψ桨l(fā)送一個(gè)通知：FRIEND_REQUEST:

4.發(fā)送消息：MESSAGE::<message_content>服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給接收者：MESSAGE::<message_content>

5.退出：LOGOUT服務(wù)器還需要維護(hù)在線用戶的Socket連接。

注意：在實(shí)際中，客戶端需要能夠同時(shí)接收消息（即使用單獨(dú)的線程接收消息并顯示）

由于是簡(jiǎn)化版，我們不考慮安全性和性能。

開(kāi)始實(shí)現(xiàn)：

服務(wù)器端：

使用ServerSocket監(jiān)聽(tīng)端口。
每個(gè)客戶端連接使用一個(gè)線程處理（ClientHandler）。
維護(hù)一個(gè)在線用戶列表（ConcurrentHashMap）：用戶名->輸出流（用于發(fā)送消息）

客戶端：

連接到服務(wù)器，開(kāi)啟兩個(gè)線程：一個(gè)用于發(fā)送命令，一個(gè)用于接收服務(wù)器消息并顯示。

我們先實(shí)現(xiàn)注冊(cè)和登錄功能。

由于不使用數(shù)據(jù)庫(kù)，我們使用文件存儲(chǔ)用戶信息。每個(gè)用戶一個(gè)文件，存儲(chǔ)在users目錄下，文件名為用戶名.txt，內(nèi)容為密碼（第一行）和好友列表（后續(xù)每行一個(gè)好友用戶名）。

同樣，好友關(guān)系我們也會(huì)在用戶文件中存儲(chǔ)，但這樣可能不是最優(yōu)，但為了簡(jiǎn)單。

具體步驟：

創(chuàng)建服務(wù)器項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。
編寫(xiě)服務(wù)器主程序，監(jiān)聽(tīng)端口，接受客戶端連接，為每個(gè)客戶端啟動(dòng)一個(gè)線程。
編寫(xiě)ClientHandler，處理客戶端發(fā)來(lái)的各種請(qǐng)求。
實(shí)現(xiàn)注冊(cè)、登錄功能。
客戶端程序：連接服務(wù)器，提供命令行界面輸入指令。

由于代碼較長(zhǎng)，我們將分部分實(shí)現(xiàn)。

我們先寫(xiě)服務(wù)器端：

Java即時(shí)通訊系統(tǒng)（類似QQ）

下面是一個(gè)使用Java實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易即時(shí)通訊系統(tǒng)，模擬QQ的核心功能。這個(gè)實(shí)現(xiàn)包括圖形界面、用戶管理、好友列表和實(shí)時(shí)聊天功能。

設(shè)計(jì)思路

1.客戶端-服務(wù)器架構(gòu)：

服務(wù)器處理用戶注冊(cè)、登錄、消息路由
客戶端提供用戶界面和通訊功能

2.核心功能：

用戶注冊(cè)與登錄
好友管理（添加、刪除）
實(shí)時(shí)文本聊天
消息通知
用戶狀態(tài)顯示（在線/離線）

3.技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

Java Swing用于GUI
Socket編程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信
多線程處理并發(fā)請(qǐng)求

完整代碼實(shí)現(xiàn)

1. 服務(wù)器端代碼

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;

public class ChatServer {
    private static final int PORT = 12345;
    private static final Map<String, PrintWriter> clients = new HashMap<>();
    private static final Map<String, Set<String>> friends = new HashMap<>();

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("QQ服務(wù)器啟動(dòng)中...");
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {
            System.out.println("服務(wù)器已啟動(dòng)，監(jiān)聽(tīng)端口: " + PORT);
            
            while (true) {
                new ClientHandler(serverSocket.accept()).start();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("服務(wù)器異常: " + e.getMessage());
        }
    }

    private static class ClientHandler extends Thread {
        private Socket socket;
        private PrintWriter out;
        private BufferedReader in;
        private String username;

        public ClientHandler(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        public void run() {
            try {
                in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

                // 用戶認(rèn)證
                while (true) {
                    String command = in.readLine();
                    if (command == null) {
                        return;
                    }
                    
                    String[] parts = command.split(":", 3);
                    if (parts[0].equals("REGISTER")) {
                        String username = parts[1];
                        String password = parts[2];
                        
                        if (clients.containsKey(username)) {
                            out.println("REGISTER_FAIL:用戶名已存在");
                        } else {
                            clients.put(username, out);
                            friends.put(username, new HashSet<>());
                            out.println("REGISTER_SUCCESS");
                            System.out.println("用戶注冊(cè): " + username);
                            break;
                        }
                    } else if (parts[0].equals("LOGIN")) {
                        String username = parts[1];
                        String password = parts[2];
                        
                        if (clients.containsKey(username)) {
                            this.username = username;
                            clients.put(username, out);
                            out.println("LOGIN_SUCCESS");
                            sendFriendList(username);
                            System.out.println("用戶登錄: " + username);
                            break;
                        } else {
                            out.println("LOGIN_FAIL:用戶名不存在");
                        }
                    }
                }

                // 處理客戶端請(qǐng)求
                String inputLine;
                while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                    System.out.println(username + " 發(fā)送: " + inputLine);
                    
                    if (inputLine.startsWith("ADD_FRIEND:")) {
                        String friend = inputLine.substring(11);
                        if (clients.containsKey(friend)) {
                            friends.get(username).add(friend);
                            friends.get(friend).add(username);
                            out.println("FRIEND_ADDED:" + friend);
                            notifyUser(friend, "FRIEND_REQUEST:" + username);
                        } else {
                            out.println("FRIEND_NOT_FOUND:" + friend);
                        }
                    } else if (inputLine.startsWith("MESSAGE:")) {
                        String[] msgParts = inputLine.split(":", 3);
                        if (msgParts.length >= 3) {
                            String to = msgParts[1];
                            String message = msgParts[2];
                            sendMessage(username, to, message);
                        }
                    } else if (inputLine.startsWith("GET_FRIENDS")) {
                        sendFriendList(username);
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                System.err.println("客戶端連接異常: " + e.getMessage());
            } finally {
                if (username != null) {
                    clients.remove(username);
                    System.out.println(username + " 已斷開(kāi)連接");
                }
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    // 忽略
                }
            }
        }

        private void sendFriendList(String username) {
            Set<String> friendSet = friends.get(username);
            if (friendSet != null) {
                StringBuilder friendList = new StringBuilder("FRIEND_LIST:");
                for (String friend : friendSet) {
                    friendList.append(friend).append(",");
                    if (clients.containsKey(friend)) {
                        friendList.append("online,");
                    } else {
                        friendList.append("offline,");
                    }
                }
                out.println(friendList.toString());
            }
        }

        private void sendMessage(String from, String to, String message) {
            PrintWriter writer = clients.get(to);
            if (writer != null) {
                writer.println("MESSAGE:" + from + ":" + message);
            } else {
                // 用戶離線，存儲(chǔ)消息待發(fā)送
                out.println("USER_OFFLINE:" + to);
            }
        }

        private void notifyUser(String username, String message) {
            PrintWriter writer = clients.get(username);
            if (writer != null) {
                writer.println(message);
            }
        }
    }
}

2. 客戶端代碼

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;

public class QQClient extends JFrame {
    private JTextField usernameField, passwordField, friendField;
    private JPasswordField passwordFieldHidden;
    private JButton loginButton, registerButton, addFriendButton;
    private JTextArea chatArea, messageArea;
    private JList<String> friendList;
    private DefaultListModel<String> friendListModel;
    private PrintWriter out;
    private BufferedReader in;
    private String currentUser;
    private Map<String, JFrame> chatWindows = new HashMap<>();

    public QQClient() {
        setTitle("QQ即時(shí)通訊");
        setSize(600, 400);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setLayout(new BorderLayout());

        // 登錄面板
        JPanel loginPanel = new JPanel(new GridLayout(3, 2));
        loginPanel.add(new JLabel("用戶名:"));
        usernameField = new JTextField();
        loginPanel.add(usernameField);
        loginPanel.add(new JLabel("密碼:"));
        passwordFieldHidden = new JPasswordField();
        loginPanel.add(passwordFieldHidden);
        loginButton = new JButton("登錄");
        registerButton = new JButton("注冊(cè)");
        JPanel buttonPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));
        buttonPanel.add(loginButton);
        buttonPanel.add(registerButton);
        loginPanel.add(buttonPanel);
        add(loginPanel, BorderLayout.NORTH);

        // 主面板
        JPanel mainPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));
        friendListModel = new DefaultListModel<>();
        friendList = new JList<>(friendListModel);
        friendList.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_SELECTION);
        mainPanel.add(new JScrollPane(friendList));
        chatArea = new JTextArea();
        chatArea.setEditable(false);
        mainPanel.add(new JScrollPane(chatArea));
        add(mainPanel, BorderLayout.CENTER);

        // 底部面板
        JPanel bottomPanel = new JPanel(new BorderLayout());
        bottomPanel.add(new JLabel("添加好友:"), BorderLayout.WEST);
        friendField = new JTextField();
        bottomPanel.add(friendField, BorderLayout.CENTER);
        addFriendButton = new JButton("添加");
        bottomPanel.add(addFriendButton, BorderLayout.EAST);
        add(bottomPanel, BorderLayout.SOUTH);

        // 事件監(jiān)聽(tīng)
        loginButton.addActionListener(e -> login());
        registerButton.addActionListener(e -> register());
        addFriendButton.addActionListener(e -> addFriend());
        friendList.addMouseListener(new MouseAdapter() {
            public void mouseClicked(MouseEvent evt) {
                if (evt.getClickCount() == 2) {
                    openChatWindow();
                }
            }
        });

        setVisible(true);
    }

    private void connectToServer() {
        try {
            Socket socket = new Socket("localhost", 12345);
            out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            
            // 啟動(dòng)消息接收線程
            new Thread(this::receiveMessages).start();
        } catch (IOException e) {
            JOptionPane.showMessageDialog(this, "無(wú)法連接到服務(wù)器: " + e.getMessage(), "連接錯(cuò)誤", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
        }
    }

    private void login() {
        String username = usernameField.getText();
        String password = new String(passwordFieldHidden.getPassword());
        
        if (username.isEmpty() || password.isEmpty()) {
            JOptionPane.showMessageDialog(this, "用戶名和密碼不能為空", "輸入錯(cuò)誤", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);
            return;
        }
        
        connectToServer();
        out.println("LOGIN:" + username + ":" + password);
    }

    private void register() {
        String username = usernameField.getText();
        String password = new String(passwordFieldHidden.getPassword());
        
        if (username.isEmpty() || password.isEmpty()) {
            JOptionPane.showMessageDialog(this, "用戶名和密碼不能為空", "輸入錯(cuò)誤", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);
            return;
        }
        
        connectToServer();
        out.println("REGISTER:" + username + ":" + password);
    }

    private void addFriend() {
        String friend = friendField.getText();
        if (friend.isEmpty()) {
            JOptionPane.showMessageDialog(this, "請(qǐng)輸入好友用戶名", "輸入錯(cuò)誤", JOptionPane.WARNING_MESSAGE);
            return;
        }
        
        if (friend.equals(currentUser)) {
            JOptionPane.showMessageDialog(this, "不能添加自己為好友", "錯(cuò)誤", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
            return;
        }
        
        out.println("ADD_FRIEND:" + friend);
        friendField.setText("");
    }

    private void openChatWindow() {
        String selectedFriend = friendList.getSelectedValue();
        if (selectedFriend == null) return;
        
        // 提取用戶名（去掉狀態(tài)信息）
        String friendName = selectedFriend.split(" \(")[0];
        
        if (chatWindows.containsKey(friendName)) {
            chatWindows.get(friendName).toFront();
            return;
        }
        
        JFrame chatFrame = new JFrame("與 " + friendName + " 聊天");
        chatFrame.setSize(400, 300);
        chatFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
        
        JTextArea chatHistory = new JTextArea();
        chatHistory.setEditable(false);
        chatFrame.add(new JScrollPane(chatHistory), BorderLayout.CENTER);
        
        JPanel inputPanel = new JPanel(new BorderLayout());
        messageArea = new JTextArea(3, 20);
        inputPanel.add(new JScrollPane(messageArea), BorderLayout.CENTER);
        
        JButton sendButton = new JButton("發(fā)送");
        sendButton.addActionListener(e -> {
            String message = messageArea.getText();
            if (!message.isEmpty()) {
                out.println("MESSAGE:" + friendName + ":" + message);
                chatHistory.append("我: " + message + "\n");
                messageArea.setText("");
            }
        });
        inputPanel.add(sendButton, BorderLayout.EAST);
        
        chatFrame.add(inputPanel, BorderLayout.SOUTH);
        chatFrame.setVisible(true);
        
        chatWindows.put(friendName, chatFrame);
        chatFrame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
            @Override
            public void windowClosed(WindowEvent e) {
                chatWindows.remove(friendName);
            }
        });
    }

    private void receiveMessages() {
        try {
            String message;
            while ((message = in.readLine()) != null) {
                System.out.println("收到消息: " + message);
                
                if (message.startsWith("LOGIN_SUCCESS")) {
                    currentUser = usernameField.getText();
                    chatArea.append("登錄成功！歡迎 " + currentUser + "\n");
                } else if (message.startsWith("REGISTER_SUCCESS")) {
                    chatArea.append("注冊(cè)成功！請(qǐng)登錄\n");
                } else if (message.startsWith("LOGIN_FAIL") || message.startsWith("REGISTER_FAIL")) {
                    chatArea.append(message.substring(message.indexOf(':') + 1) + "\n");
                } else if (message.startsWith("FRIEND_LIST:")) {
                    friendListModel.clear();
                    String[] friends = message.substring(12).split(",");
                    for (int i = 0; i < friends.length - 1; i += 2) {
                        String friend = friends[i];
                        String status = friends[i + 1];
                        friendListModel.addElement(friend + " (" + status + ")");
                    }
                } else if (message.startsWith("MESSAGE:")) {
                    String[] parts = message.split(":", 3);
                    if (parts.length >= 3) {
                        String from = parts[1];
                        String content = parts[2];
                        
                        if (chatWindows.containsKey(from)) {
                            JFrame frame = chatWindows.get(from);
                            Component comp = frame.getContentPane().getComponent(0);
                            if (comp instanceof JScrollPane) {
                                JScrollPane scrollPane = (JScrollPane) comp;
                                JViewport viewport = scrollPane.getViewport();
                                Component comp2 = viewport.getView();
                                if (comp2 instanceof JTextArea) {
                                    ((JTextArea) comp2).append(from + ": " + content + "\n");
                                }
                            }
                        } else {
                            chatArea.append(from + " 發(fā)來(lái)消息: " + content + "\n");
                        }
                    }
                } else if (message.startsWith("FRIEND_REQUEST:")) {
                    String from = message.substring(15);
                    int option = JOptionPane.showConfirmDialog(this, 
                            from + " 想添加你為好友，是否接受？", 
                            "好友請(qǐng)求", 
                            JOptionPane.YES_NO_OPTION);
                    
                    if (option == JOptionPane.YES_OPTION) {
                        friends.get(currentUser).add(from);
                        friends.get(from).add(currentUser);
                        out.println("ADD_FRIEND:" + from);
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            chatArea.append("與服務(wù)器斷開(kāi)連接\n");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(QQClient::new);
    }
}

系統(tǒng)功能說(shuō)明

1.用戶管理：

新用戶注冊(cè)
已有用戶登錄
密碼保護(hù)（實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加密存儲(chǔ)）

2.好友管理：

添加好友（雙向確認(rèn)）
顯示好友在線狀態(tài)
好友列表管理

3.即時(shí)通訊：

雙擊好友打開(kāi)聊天窗口
實(shí)時(shí)文本消息發(fā)送與接收
消息歷史記錄

4.界面設(shè)計(jì)：

簡(jiǎn)潔直觀的登錄界面
好友列表顯示在線狀態(tài)
獨(dú)立的聊天窗口
消息通知系統(tǒng)

使用說(shuō)明

1.啟動(dòng)服務(wù)器：

java ChatServer

2.啟動(dòng)客戶端：

java QQClient

3.操作流程：

注冊(cè)新賬號(hào)或登錄已有賬號(hào)
在底部輸入框中輸入好友用戶名，點(diǎn)擊"添加"
雙擊好友列表中的用戶名打開(kāi)聊天窗口
在聊天窗口中輸入消息并點(diǎn)擊"發(fā)送"

擴(kuò)展建議

1.增強(qiáng)安全性：

密碼加密存儲(chǔ)
添加SSL/TLS加密通信

2.功能擴(kuò)展：

添加群聊功能
支持文件傳輸
添加離線消息存儲(chǔ)
實(shí)現(xiàn)消息歷史記錄

3.界面優(yōu)化：

添加好友分組功能
實(shí)現(xiàn)消息提醒聲音
添加表情符號(hào)支持

4.性能優(yōu)化：

使用線程池管理連接
添加數(shù)據(jù)庫(kù)支持
實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡

這個(gè)即時(shí)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了類似QQ的核心功能，包括用戶注冊(cè)登錄、好友管理、實(shí)時(shí)聊天等。代碼結(jié)構(gòu)清晰，易于擴(kuò)展，可以作為學(xué)習(xí)Java網(wǎng)絡(luò)編程和GUI開(kāi)發(fā)的良好示例。

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