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📢 자바 채팅 프로그램 (Socket + Multi Thread + Swing)

자바 채팅 프로그램

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

목차

• 개발 환경 및 사용 기술
• 실행화면과 기능설명
• 구현 방식
• 서버 애플리케이션
• 클라이언트 애플리케이션

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

• 클래스 멤버

  class Application {
    
      public static Socket socket;
  
      public static MessageSender sender;
  
      public static MessageReceiver receiver;
  
      public static LobbyFrame lobbyFrame;
  
      public static User me;
  
      public static List<User> users = new ArrayList<>(); // 현재 접속 중인 모든 사용자 리스트
  
      public static List<ChatRoom> chatRooms = new ArrayList<>(); 
  
    	// 채팅방 프레임 관리, 메시지 왔을 때 어떤 채팅방 레이블을 갱신해야 하는지 확인
    	// [key] 채팅방 이름
      public static Map<String, ChatPanel> chatPanelMap = new HashMap<>();
  
      public static Map<String, ChatRoomUserListPanel> chatRoomUserListPanelMap = new HashMap<>();
  
      public static final String LOBBY_CHAT_NAME = "Lobby"; // 로비 채팅방 이름
  
  }
  ➔ 서버와 소켓 연결 후 소켓 정보를 저장하고 관리
    
  ➔ 주기적으로 소켓 메시지를 읽기 위한 스레드 생성
  
    
    
  class MessageReader {
    
    Socket socket;
    
  }
  
  class MessageSender {
    
    Socekt socket;
    
  }

• 화면 프레임