计算机网络课程pj，基于socket的网络聊天室。
- python 3.7
- tkinter
- 初始化数据库,执行
database.py文件中的init_database()函数(main中其他要注释) - 启动服务端
python server.py - 再启动客户端
python client.py客户端可并行
目前已经实现的功能有：
- 所有界面使用tkinter
- 所有用户信息、聊天信息、好友关系、好友间私聊信息存储于sqlite数据库中
- 用户可以注册账号、登陆
- 一台电脑可以同时登陆多个用户
- 登陆后即进入多人群聊界面，支持多人群聊
- 多人群聊可发送文本信息、表情符号(emoji)、文件(不超过50M）
- 多人群聊显示最近5条聊天记录和所有已经传送的文件
- 多人群聊显示所有在线用户
- 新用户加入或退出多人聊天室时有提醒
- 多人聊天室信息颜色三类，分别显示用户自己发送的消息，系统消息，其他用户发送的消息
- 用户可下载所有其他用户上传的文件
- 用户可通过输入好友名的方式添加好友
- 好友间可以私聊，所有私聊信息缓存
- 添加好友时被添加方若在线，收到消息提示
- 好友间私聊时，另一方若在线，自动弹出聊天界面
客户端
| 编号 | 助记符 | 消息体格式 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 1 | LOGIN | str(LOGIN) + username + "\r\n" + pwd |
用户登陆 |
| 2 | REGISTER | str(REGISTER) + user + "\r\n" + pwd |
用户注册 |
| 3 | SEND_MESSAGE | header :str(SEND_MESSAGE) + "\r\n" + str(len(text)), content:send_text |
多人群聊中用户发送消息 |
| 4 | GET_ALL_USERS | str(GET_ALL_USERS) |
登陆多人聊天室后获得当前所有在线用户 |
| 5 | GET_ALL_CHAT_HISTORY | str(GET_ALL_CHAT_HISTORY) + username |
登陆多人聊天室后获得所有历史聊天记录 |
| 6 | SEND_EMOJI | header :str(SEND_EMOJI) + "\r\n" + str(len(emoji)),content: emoji |
多人群聊中用户发送表情符号 |
| 7 | SEND_FILE | header : file_info = str(SEND_FILE) + receiver + "\r\n" + filename + "\r\n" +str(file_size), content : file content |
多人群聊中用户发送文件 |
| 8 | GET_ALL_FILE_HISTORY | str(GET_ALL_FILE_HISTORY) |
登陆多人聊天室后获得所有发送文件的历史记录 |
| 9 | ADD_FRIEND | header:str(ADD_FRIEND),content:source_user+"\r\n"+target_user |
添加好友 |
| 99 | DOWNFILE | header:str(DOWNFILE),content:username+"\r\n"+filename |
用户下载任意多人群聊中已经上传的文件 |
| 98 | PRIVATE_INIT | header:str(PRIVATE_INIT) + username + "\r\n" + friend_name |
获得用户与friend_name间的所有聊天记录 |
| 0 | SHOW_ALL_FRIENDS | header:str(SHOW_ALL_FRIENDS),content:username |
获得用户所有好友名 |
服务端
| 编号 | 助记符 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 101 | LOGIN_SUCCESS | 用户登录成功 |
| 102 | LOGIN_WRONG_PWD | 用户登录时密码错误 |
| 103 | LOGIN_ACCOUNT_NOT_EXIST | 用户登录时账号不存在 |
| 104 | LOGIN_DUPLICATE | 登陆时账号重复 |
| 105 | LOGIN_USERNAME | 用户登录时以广播方式通知所有其他用户 |
| 201 | REGISTER_SUCCESS | 注册新账号成功 |
| 202 | REGISTER_ERROR | 注册新账号失败 |
| 301 | SEND_MESSAGE_ALL | 多人聊天室中发送消息成功 |
| 302 | SEND_MESSAGE_ERROR | 多人聊天室中发送消息失败 |
| 303 | SEND_MESSAGE_PER | 好友间私聊时对方在线，成功发送消息 |
| 304 | SEND_MESSAGE_PER_STORE | 好友间私聊时对方不在线，消息缓存到双方的聊天记录中 |
| 404 | GET_USERS_ERROR | 获取所有在线用户的用户名失败 |
| 401 | GET_SUCCESS | 成功获取所有在线用户的用户名 |
| 501 | RET_HISTORY_SUCCESS | 成功获取多人聊天室中所有聊天记录 |
| 502 | RET_HISTORY_ERROR | 获取多人聊天室中所有聊天记录失败 |
| 601 | SEND_EMOJI_SUCCESS | 成功发送表情符号 |
| 602 | SEND_EMOJI_ERROR | 发送表情符号失败 |
| 701 | SEND_FILE_SUCCESS | 成功发送文件 |
| 702 | SEND_FILE_ERROR | 发送文件失败 |
| 801 | RET_ALL_FILES_SUCCESS | 成功获取所有发送的文件名 |
| 802 | RET_ALL_FILES_ERROR | 获取所有发送的文件名失败 |
| 800 | LOGOUT_INFO | 用户登出时以广播方式通知所有其他用户 |
| 901 | ADD_FRIEND_SUCCESS | 成功添加好友 |
| 902 | ALREADY_ADD_ERROR | 添加好友错误：与对方已经是好友关系 |
| 903 | USERNAME_NOT_EXIST | 添加好友错误：输入的用户名不存在 |
| 904 | ADD_FRIEND_ERROR | 添加好友错误：其他异常错误 |
| 905 | ADD_FRIEND_REMIND | 新好友提示：在线时收到其他用户的好友请求 |
| 290 | DOWNFILE_SUCCESS | 成功下载多人群聊中的文件 |
| 291 | DOWNFILE_ERROR | 下载多人群聊中的文件失败 |
| 292 | PRIVATE_INIT_SUCCESS | 成功获得用户与某一好友所有聊天记录 |
| 293 | PRIVATE_INIT_NONE | 用户与某一好友间聊天记录为空 |
| 294 | PRIVATE_INIT_ERROR | 获取用户与某一好友所有聊天记录发送错误 |
| 295 | SHOW_FRIENDS_SUCCESS | 成功获取用户的所有好友名 |
| 296 | SHOW_FRIENDS_ERROR | 获取用户的所有好友发生错误 |
| 297 | NO_FRIENDS | 用户暂无好友 |
在设计的时候不足之处
-
复用性考虑不足
用户登陆成功后，需要首先获得聊天记录信息缓存、所有文件、该用户所有好友、与好友间聊天记录， 这些是分别用多个服务端请求实现。其实可以简化为一个请求
-
安全性考虑不足。
- 尚未实现协议加密
- 数据完整性缺乏考虑。即便有的协议在头部包括了数据长度，在接受时也未判断接受的数据长度与实际长度是否一致。
- 数据库中聊天记录未加密
-
用户信息 - 用户名、密码
CREATE TABLE USERINFO (USERNAME TEXT PRIMARY KEY NOT NULL, PASSWORD TEXT NOT NULL);
-
聊天信息 - ID、发送方、时间、内容
CREATE TABLE GROUP_CHAT_HISTORY ( ID TEXT PRIMARY KEY NOT NULL, SOURCE_USER TEXT NOT NULL, TIME DATETIME NOT NULL, CONTENT TEXT NOT NULL, FOREIGN KEY ("source_user") REFERENCES userinfo("username") );
-
文件信息 - ID、发送方、时间、文件名、文件内容
CREATE TABLE GROUP_FILE_HISTORY (ID TEXT PRIMARY KEY NOT NULL, SOURCE_USER TEXT NOT NULL, TIME DATETIME NOT NULL, FILENAME TEXT NOT NULL, FILECONTENT TEXT NOT NULL, FOREIGN KEY ("source_user") REFERENCES userinfo("username") );
-
好友关系 - 用户1，用户2
CREATE TABLE FRIENDS ( USERNAME1 TEXT NOT NULL, USERNAME2 TEXT NOT NULL, PRIMARY KEY (USERNAME1,USERNAME2), FOREIGN KEY ("username1") REFERENCES userinfo("username") FOREIGN KEY ("username2") REFERENCES userinfo("username") )
-
好友间聊天记录 - ID、发送方、接收方、时间、内容
CREATE TABLE HISTORY_PRIVATE_CHAT ( "id" INTEGER not NULL, "target_user" TEXT not NULL, "source_user" TEXT not NULL, "time" DATETIME not NULL, "text" TEXT not NULL, PRIMARY KEY("id"), FOREIGN KEY ("target_user") REFERENCES "userinfo"("username") FOREIGN KEY ("source_user") REFERENCES "userinfo"("username") );
method.py中包含以下socket方法
-
send - 发送消息（utf-8编码）格式，参数为socket, 消息头部, 消息内容
def send(socket,header,msg = b""): byte_msg = bytes(header+"\n\n",encoding = 'utf-8') + msg socket.sendall(byte_msg)
-
receive - 接收消息，根据
\n\n分割头部和消息，utf-8解码后返回def receive(sock): data = sock.recv(1024) for i in range(len(data)-1): if data[i] == 10 and data[i+1] == 10 : #"\n\n"分割头部和消息 header = data[:i].decode("utf-8") rest = data[i+2:].decode("utf-8") return header, rest return data.decode("utf-8"),""
-
文件处理
- read_file(file_path) 读取文件
- upload_file(sock,file_path,receiver) 发送文件信息
-
监听多个连接
reads, writes, errors = select.select(connections,[],[]) for cur in reads: if cur == sock: #new connection ··· else : # old connection ··· try : data, rest = receive(cur) except Exception as e: release(cur) # release this connection continue handle(cur,data,rest) # handle client's request
-
handle函数处理 对消息头部进行分割，判断消息类型并进行相应处理
def handle(conn, msg, rest): state = "" try: type = int(msg[0]) except Exception as e: print("!! wrong request",e) send(conn,str(WRONG_MESSAGE)) return if type == REGISTER: ··· elif type == LOGIN: ··· ···
用户端开启时进入登陆界面，第一次进入欢迎界面时，与服务端连接并建立会话.登陆成功后，开启监听服务端发来的数据。
sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
try:
sock.connect((HOST,PORT))
print(sock)
except:
print("Fail to connect (%s,%s)"%(HOST,PORT))-
初始化界面为登陆，可选择 登陆 / 注册
-
登陆成功后初始化
- 获取所有在线用户
- 获取所有历史聊天记录
- 获取所有历史发送文件
- 获取该用户所有好友
- 获取该用户与好友间聊天记录
-
开启服务端数据监听
_thread.start_new_thread(listener,(sock,window))
其中
listener函数与handle类似，针对不同协议编号进行处理def listener(sock,root): print("?? then ??") listen_this = [sock] while True: reads, writes, errors = select.select(listen_this,[],[]) ··· msg_type = data[:3] if msg_type == str(LOGIN_USERNAME): ··· elif msg_type == str(SEND_MESSAGE_ALL): ··· ······
└ client.py % 客户端
└ server.py % 服务端
└ constant.py % 协议编号
└ method.py % socket方法，包括send\receive等
└ events.py % 客户端部分事件函数
└ database.py % 数据库操作函数
-
运行
client.py初始界面
-
点击注册
-
多人聊天室主界面
- 显示多人群聊中的近5条聊天聊天信息，系统消息（其他用户登陆/登出），其他用户发送的消息，以不同颜色区分
- 多人聊天室可传送文件、表情符号、文本
- tkinter无法显示emoji，因此我采用诸如 [emoji-cake] 的形式来表征一个emoji，目前可以发送的emoji较少，后期会再拓展。
- 以列表
Listbox形式显示- 当前所有在线用户
- 随着其他用户的登录/登出而更新
- 该用户所有好友
- 点击“+”即可添加新好友
- 随其他用户增加该用户为好友/该用户添加新好友而更新
- 双击好友名可展开私聊
- 所有多人群聊中已传送的文件
- 用户双击文件名即可下载
- 随用户上传新文件而更新
- 当前所有在线用户
-
添加好友
- 用户输入想要添加好友的用户名，如果添加成功、另一方恰好在线，双方都有消息提示
- 否则根据 用户名不存在 、 已经是好友关系 、 其他异常错误 等发送错误信息给用户
-
好友间私聊
- 双击好友名即可开始私聊
- 目前仅支持文本信息
- 所有聊天记录缓存
- 若私聊的另一方也在线，发送私聊信息后另一方也会弹出对话信息
-
文件下载
- 双击文件名即可下载
- 双击文件名即可下载
待完善的功能
- 创建群组，实现群聊