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企业级Socket即时通信系统设计与高效实现
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更新于2024-06-24
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本篇学位论文深入探讨了"基于Socket的即时通信系统设计与实现"这一主题。随着互联网技术的飞速发展,即时通信(Instant Messaging,简称IM)已经成为网络环境中不可或缺的一部分,尤其在企业环境中,它极大地提高了工作效率,降低了运营成本,为企业管理提供了全新的解决方案。论文的核心焦点在于设计并实现一个高效、安全的企业即时通讯系统(EIM,Enterprise Instant Messaging),它不仅支持文字通信,还具备文件传输功能,能够满足企业用户的多元化需求。 作者首先介绍了当前网络通信技术、数据库技术和信息安全技术的背景,强调了这些技术对于构建实时、可靠的即时通信系统的重要性。在设计过程中,论文详细解析了服务器端和客户端的主要模块构成,包括消息接收模块、发送模块、文件传输模块以及用户认证和加密模块等。每个模块的功能设计和实现策略都得到了深入研究,通过流程图或代码示例展示了其工作原理。 在系统实现阶段,作者通过功能测试来验证系统的性能。实验结果显示,该系统具有易于实施、高可靠性、良好的可扩展性和高效的文件传输能力。这些优点使得系统能够在各种网络环境下稳定运行,且随着业务需求的增长,可以轻松进行功能升级和扩展。测试数据的分析进一步证实了系统达到了设计之初设定的目标,证明了其在实际应用中的价值。 关键词方面,"即时通信"、"Socket"、"通信模型"和"文件传输"作为核心概念,体现了论文的主要研究内容和技术手段。通过对这些关键词的掌握,读者可以快速了解论文的核心贡献和研究领域。这篇论文不仅提供了一个实用的企业即时通信系统的设计方案,也为相关领域的研究者提供了有价值的参考和实践经验。
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理工大学学士学位论文
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任何欲接收者都可接收到数据。其优点在于:
1.使用 UDP 时,每个数据中都给出了完整的地址信息,发送数据之前不需要建立
发送方与接收方的连接,因此减少了开销和发送数据之前的时延。
2.不使用拥塞控制,也不保证可靠传输,因此主机不需要维持具有许多参数的、
复杂的连接状态表。
3.UDP不进行流量控制,没有序列与确认、没有超时重发等机制,因此它处理和
传输数据的速度快。
作为一种面向无连接的传输协议,基于UDP的应用程序在高可靠性、地延迟的网络
中运动的很好,但是在通信子网的服务质量相对很低下的Internet上,它可能就无法运行
了,因为数据报的丢失过于频繁。原因就在于UDP的不可靠性,而这些应用程序自身可
能有没有提供可靠性保障。因此,基于UDP的应用程序如果想在可靠性低下的网络中运
行的话,必须自己提供可靠性保障,例如遗失数据报重重传、失序的数据报重新组合等。
2.2.2 TCP 协议
TCP是一个面向连接的、可靠的传输层协议,协议提供的服务包括面向连接、双向、
有序并且无重复的数据流传送、有效的流量控制、全双工操作和多路复用。它主要的功
能是提供大量数据的传输并确保其传输无误,并提供错误检查、数据复原以及数据超时
重传等机制,适用于传输可靠性要求比较高的数据传输
[9]
。
因此即时通信系统的消息传输一般是建立在TCP协议基础之上的,客户与服务器之
间都是通过TCP传输数据,服务器端口一般固定。由于TCP是面向连接的,但是在国内
目前IP地址短缺,很多时候采用通过局域网连入Internet的网络状况,TCP的对等连接显
然不能满足所有的要求,而且目前由于黑客软件和病毒的泛滥,大部分上网的个人计算
机都配置了防火墙在很大程度上阻止了许多的入站请求。所以数据传输大都是先尝试直
接连接,如果连接不通的话采用通过服务器中转的方式。
2.3 Socket 技术
随着 Internet 的迅猛发展,网络通信应用程序的开发成为一个研究热点。Windows
环境下进行通信程序设计的最基本方法是采用 Socket 技术实现
[10]
。
应用程序调用Socket的API(应用程序编程接口)实现相互之间的通信,又利用下层的
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网络通信协议功能和操作系统调用实现实际的通信工作。Socket工作原理如图2.3所示:
图 2.3 Socket 工作原理图
Sockets也称为套接字,是一种网络编程接口,它是通信端点的一种抽象,提供了一
种发送和接收数据的机制。用户目前可以使用两种类型的套接字,它们是流式套接字
(Stream Sockets) 和数据报套接字(Datagram Sockets),这两种套接字传输的数据类型是
不同的,因而其使用方法和相应的程序设计模型也是不同的
[11]
。
2.4 多线程技术
操作系统是一个多任务的系统,支持多任务调度和处理,基于该功能所提供的多任
务空间,程序员可以完全控制应用程序中每一个片段的运行,从而编写高效率的应用程
序。所谓多任务通常包括这样两大类:单进程和多线程。进程是指在系统中正在运行的
一个应用程序,当一个程序开始运行时,它就是一个进程,进程包括运行中的程序和程
序所使用到的内存和系统资源
[13]
;而一个进程又是由多个线程所组成的,线程是程序中
的一个执行流,线程是系统分配处理器时资源的基本单元,或者进程之内独立执行的一
个单元,对于操作系统而言,其调度单元是线程
[14]
。每个线程都有自己的专有寄存器,
但代码区是共享的,即不同的线程可以执行同样的函数。多线程是指,程序中包含多个
执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允
应用程序 A
应用程序 B
网络接口,例如,Windows Socket
网络服务协议接口,例如 TCP/IP
操作系统,例如 Windows
物理通信介质
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许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务,也就是多进程。多线程的应用
可以大大地提高CPU的利用率,在多线程程序中,一个线程必须等待的时候,CPU可以
运行其它的线程而不是等待。
在即时通信系统开发中,主要用多线程来解决多用户同时与服务器进行通信以及
客户端同时与其它多个客户端通信的问题。其基本设计思路是:服务器端启动后,进入
侦听模式,如果有客户端连接的信号收到,服务器就自己新建一个 Socket,然后新建一
个线程用来和需要连接的客户端通信,同时,为了能够使 windows 窗口响应,还要发送
事件给父窗口,接着自己继续侦听。新建的线程执行完毕,自动关闭连接,释放资源。
这样,就实现了 Socket 的连接和多线程通信。
2.5 JDBC 技术
本系统采用的是客户/服务器三层结构,即客户端、服务器以及数据库。我们所用到
的访问数据库的技术是JDBC。JDBC即活动的数据对象,是Microsoft开发的用于访问数
据库的。其显著特点是快速、简单。
JDBC(Java Data Base Connectivity,Java 数据库连接)是一种用于执行 SQL 语句的
Java API,可以为多种关系数据库提供统一访问,它由一组用 Java 语言编写的类和接口
组成。JDBC 为数据库开发人员提供了一个标准的 API,据此可以构建更高级的工具和
接口,使数据库开发人员能够用纯 Java API 编写数据库应用程序。
有了 JDBC,向各种关系数据发送 SQL 语句就是一件很容易的事。换言之,有了
JDBC API,就不必为访问 Sybase 数据库专门写一个程序,为访问 Oracle 数据库又专门
写一个程序,或为访问 Informix 数据库又编写另一个程序等等,程序员只需用 JDBC API
写一个程序就够了,它可向相应数据库发送 SQL 调用。同时,将 Java 语言和 JDBC 结
合起来使程序员不必为不同的平台编写不同的应用程序,只须写一遍程序就可以让它在
任何平台上运行,这也是 Java 语言“编写一次,处处运行”的优势。
Java 数据库连接体系结构是用于 Java 应用程序连接数据库的标准方法。JDBC 对
Java 程序员而言是 API,对实现与数据库连接的服务提供商而言是接口模型。作为 API,
JDBC 为程序开发提供标准的接口,并为数据库厂商及第三方中间件厂商实现与数据库
的连接提供了标准方法。JDBC 使用已有的 SQL 标准并支持与其它数据库连接标准。
JDBC 实现了所有这些面向标准的目标并且具有简单、严格类型定义且高性能实现的接
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