자바 채팅 프로그램

Java Swing 환경의 텍스트 채팅 애플리케이션으로, Socket 통신과 Multi Thread 프로그래밍으로 구현한 프로그램

개발 환경 및 사용 기술

개발 환경
- macOS Monterey 12.4
- IntelliJ IDEA
- Java 11
사용 기술
- Java Network Socket
- AWT, Swing

실행화면과 기능설명

로그인 화면
- 사용자 아이디와 이름을 입력하는 화면
- 사용자 아이디: 프로그램 내부에서 사용자를 식별하는 데이터
- 이름: 사용자 목록과 채팅을 입력한 사람을 표시하는 데이터
로비 화면
- 로비 채팅 (모든 사용자 채팅 가능)
- 채팅 프로그램에 접속한 모든 사용자 리스트 출력
- 채팅방 목록 출력

채팅방 생성 화면
- 채팅방 이름 입력
- 확인 버튼을 누르면 입력한 문자열을 바탕으로 새로운 채팅방 생성
  - 새로운 채팅 화면 출력
  - 생성된 채팅방 목록들은 로비에서 확인 가능
  - 채팅방 목록에서 채팅방 이름 클릭 하면, 해당 채팅 화면 출력
채팅방 화면
- 해당 채팅방에 접속한 사용자 목록 출력
- 나가기 버튼 클릭 하면 채팅창에 퇴장 메시지 출력되고, 사용자 목록 갱신
- 모든 사용자가 채팅방에서 나간 경우, 채팅방 이름을 로비의 채팅 목록에서 제거
  - 채팅방 이름1 목록에서 제거
- 이미 열려있는 채팅방을 다시 들어가려 할 경우 오류 팝업 출력

구현 방식

서버와 클라이언트는 Socket 으로 통신
클라이언트
- Swing 을 이용해 화면을 구성
- Thread 를 이용해 자신의 Socket InputSream 을 지속적으로 읽어와서 서버에서 보낸 메시지를 수신
서버
- 각 클라이언트에 대한 Socket 을 Multi Thread 환경으로 관리
- Multi Thread 를 이용해 모든 사용자들의 Socket InputSream 을 지속적으로 확인
- 클라이언트가 보낸 메시지를 바탕으로 서버에 저장된 자료구조를 처리하고, 응답을 전송

클라이언트와 서버는 문자열 메시지를 주고 받으며, 주고 받는 자료구조는 형식에 따라 모두 문자열로 치환

양쪽에서 동일한 Request Response DTO 를 가지고 있지만 클라이언트의 경우 Request DTO ➔ String 으로 변경해서 송신하고,

서버는 이를 받아 파싱하여 String ➔ Request DTO 를 생성해 사용

서버도 마찬가지로 클라이언트로 메시지를 보낼 경우 Response DTO 객체를 생성해 전달할 내용으로 인스턴스를 초기화하고

Response DTO ➔ String 으로 변경해 클라이언트에게 전송

클라이언트는 이를 받아 파싱하여 String ➔ Response DTO 를 생성해 사용
Request DTO : 클라이언트가 서버에 보내는 메시지 (객체 내용을 문자열로 생성)

Response DTO: 서버가 사용자에게 보내는 메시지 (객체 내용을 문자열로 생성)

흐름도
파싱 데이터 테이블

DtoType:data 형식의 문자열로 메시지 송수신

Request 의 전송 주체는 Client, Response 의 전송 주체는 Server

DtoType 에 따라 메시지 송수신부에서 분기 처리

  class enum DtoType {
    	INIT, // 로그인 후 초기 데이터 전송 관련 메시지 (사용자 리스트, 채팅방 리스트)
  
      LOGIN, // 로그인 메시지 (사용자 생성, 리스트에 추가)
      CREATE_CHAT, // 새로운 채팅방 생성 메시지
      ENTER_CHAT, EXIT_CHAT, // 채팅방 입장, 퇴장 메시지
      MESSAGE, // 채팅 메시지
  
      USER_LIST, CHAT_ROOM_LIST, // 사용자 리스트, 채팅방 리스트 메시지
  }

class DTO {
  	DtoType type;

    public DTO(DtoType type) {
        this.type = type;
    }

    public DtoType getType() {
        return type;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return type + ":";
    }
}

예시 코드

  /* Client Request */
  
  // Client Application
  public class LoginRequest extends DTO {
  
      String id;
  
      String name;
  
      public LoginRequest(String id, String name) {
          super(DtoType.LOGIN);
  
          this.id = id;
          this.name = name;
      }
  
    	// 데이터 보낼 때 객체 내용을 바탕으로 문자열로 바꿔서 전송
      @Override
      public String toString() {
          return super.toString() + id + "," + name;
      }
  }
  
  // Server Application
  public class LoginRequest {
  
      String id;
  
      String name;
  
    	// 스트링 메시지로 수신한 내용을 객체로 파싱해서 사용
      public LoginRequest(String message) {
          String[] value = message.split(",");
          id = value[0];
          name = value[1];
      }
  
      public String getId() {
          return id;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  }

/* Server Response */

// Server Application
public class ChatRoomListResponse extends DTO {

    List<ChatRoom> chatRooms;

    public ChatRoomListResponse(List<ChatRoom> chatRooms) {
        super(DtoType.CHAT_ROOM_LIST);

        this.chatRooms = chatRooms;
    }

  	// Object to String
    @Override
    public String toString() {
        String str = super.toString();

        for (ChatRoom chatRoom : chatRooms) {
            str += chatRoom.getName() + ",";
        }
        return (chatRooms.size() > 0) ? str.substring(0, str.length() - 1) : str + "empty";
    }
}

// Client Application
public class ChatRoomListResponse {

    List<ChatRoom> chatRooms = new ArrayList<>();

  	// String to Object
    public ChatRoomListResponse(String message) {
        if (!message.equals("empty")) {
            String[] names = message.split(",");
            for(String name : names) {
                chatRooms.add(new ChatRoom(name));
            }
        }
    }

    public List<ChatRoom> getChatRooms() {
        return chatRooms;
    }
}

서버 애플리케이션

클래스 멤버

class Application {
  
  public static List<Sockets> sockets; // 클라이언트 소켓 리스트

  ChatService chatService; // 채팅 데이터 처리 인스턴스 (ServerThread 인스턴스 생성 시 파라미터로 전달)

  ChatDao chatDao; // 채팅 데이터 관리 인스턴스 (ChatService 인스턴스 생성 시 파라미터로 전달)
  
}

➔ Application 인스턴스는 main 함수 실행 시 한 번만 생성하므로, 애플리케이션에서 사용하는 인스턴스들을 생성해주는 역할
  
➔ Application 에서 클라이언트들의 Socket 연결을 대기하며 통신을 위한 소켓을 생성하므로 Socket List 도 함께 관리
  


class ServerThread {
  
  Socket socket; // 클라이언트 소켓

	ChatService chatService;
  
}
➔ 각 클라이언트마다 ServerThread 인스턴스를 생성하여 스레드를 동작시켜 메시지 수신

  
class User {
  
  String id; // 아이디

  String name; // 이름

  Socket socket; // 자신의 소켓 (클라이언트 소켓)
  
}
➔ 사용자 클래스는 자신의 소켓 정보를 저장

➔ 사용자 인스턴스를 채팅방 사용자 리스트에 추가/삭제하며 메시지 송신 관리

  
class ChatRoom {
  
  String name; // 채팅명

	List<User> users; // 채팅방 내의 사용자 리스트
  
}
➔ 채팅방 입장/퇴장에 따라 사용자 리스트에 User 인스턴스를 삽입 또는 삭제
  
➔ 각 채팅방에 관리되고있는 사용자 리스트를 바탕으로 서버에서 메시지 송신

➔ User 인스턴스 안에 Socket 정보가 있으므로 개별적인 채팅방 처리가 가능
  
  
  
class ChatService {
  
  ChatDao chatDao;
  
}
➔ DAO 에서 제공하는 메서드를 이용해, 채팅 프로그램에서 사용하는 데이터를 가져와서 처리
  

class ChatDao {
  
  List<User> users; // 접속 중인 모든 사용자 리스트

  List<ChatRoom> chatRooms;

  ChatRoom lobby; // 로비 채팅방 정보 (로비를 계속 거쳐 다니니 로비 정보 저장)

  String LOBBY_CHAT_NAME = "Lobby";
  
}
➔ ChatService 인스턴스에서 요청하는 채팅 데이터를 제공
  
➔ 다른 채팅방에 들어가 있어도 로비 채팅방은 계속 갱신하기 위해 lobby 로 따로 관리

애플리케이션 구조
- 클래스 다이어그램

인스턴스 다이어그램
- 클라이언트 소켓 연결
- 사용자 정보 생성 (아이디, 이름 입력 후)
- 새로운 채팅방 생성

클라이언트 애플리케이션