第 1 课：项目架构和聊天系统需求分析

目标：理解 CS（客户端-服务端）聊天系统的架构和关键组件，掌握项目的整体设计思路，为后续的功能实现奠定基础。

1. 项目概述

CS 聊天系统的目标：
- 通过本项目，构建一个基于 Java GUI 的 CS 聊天系统，支持多用户实时通信，实现基础的群聊功能。
- 系统应包括登录功能、在线用户列表展示、群聊消息发送和接收等关键功能。
- 项目设计主要基于 Java 的 Swing（图形用户界面）和 Socket 网络编程，实现客户端和服务端的通信。
功能需求分析：
- 多用户登录：
  - 系统应允许多个用户同时登录，并对每个用户进行唯一性标识。
  - 登录后，用户的身份信息将被服务端记录，并广播给其他在线用户。
- 实时在线用户列表：
  - 每位用户登录后，能够看到当前在线的其他用户，实时更新在线用户列表。
  - 在线用户列表显示用户的昵称或用户名，方便用户了解当前聊天室内的参与者。
- 群聊消息转发：
  - 用户可以发送群聊消息，消息将由服务端接收并广播给所有在线用户。
  - 系统应确保消息发送的实时性和完整性，以保证用户能够实时接收消息。
- 项目扩展性：
  - 系统设计时需考虑后续功能扩展，如私聊、文件传输等高级功能的引入。

2. 系统架构分析

客户端和服务端的基本架构设计：
- 服务端设计：
  - 服务端是整个系统的核心，负责接收、转发消息，管理在线用户。
  - 服务端使用 ServerSocket 监听客户端的连接请求，并为每个连接创建独立线程，以支持多用户并发通信。
  - 服务端维护一个在线用户列表，通过广播通知客户端更新用户状态。
- 客户端设计：
  - 客户端是用户与系统交互的窗口，通过 GUI 展示聊天界面。
  - 客户端使用 Socket 连接到服务端，提供登录、消息发送、消息接收、用户列表展示等功能。
  - 客户端中包含线程用于监听服务端发送的消息，并更新界面显示，确保用户体验的流畅性。
客户端与服务端的通信协议：
- TCP 协议：
  - TCP 协议是基于连接的可靠传输协议，适合实现聊天系统中的消息传输，确保数据的完整性。
  - 客户端与服务端在初次连接时通过 TCP 建立会话，进行双向的数据交换。
  - 在消息传递过程中，双方可以通过流式数据（如 DataInputStream 和 DataOutputStream）进行文本或其他格式数据的交互。
- 消息格式设计：
  - 设计一种统一的消息格式，以便客户端和服务端能够有效解析和处理消息。
  - 常见的消息格式设计方案包括 JSON 格式或自定义的字符串协议，如消息类型+内容。示例格式：
```
LOGIN:username
MESSAGE:chat message content
UPDATE:user1,user2,user3
```

3. 项目文件结构设计

项目目录结构设计和代码组织原则：

一个良好的目录结构有助于项目的维护和扩展，推荐以下的基本目录结构：

├── ChatServer/          # 服务端代码
│   ├── Server.java      # 服务端主类
│   ├── ClientHandler.java  # 客户端连接处理线程
│   └── Message.java     # 消息格式类
│
├── ChatClient/          # 客户端代码
│   ├── Client.java      # 客户端主类
│   ├── GUI.java         # 客户端界面设计
│   ├── Listener.java    # 客户端消息监听线程
│   └── Message.java     # 消息格式类（与服务端一致）
│
└── README.md            # 项目说明文件

代码组织原则：
- 将公共的消息类 Message 独立出来，使客户端和服务端能够复用消息格式的定义。
- 服务端包含核心的 Server 类和 ClientHandler 类，用于处理客户端的连接和消息。
- 客户端包含主要的 GUI 界面和用于监听服务端消息的 Listener 线程类，保持界面与后台逻辑的分离。

主要文件和类介绍：
- Server.java：
  - 服务端的入口类，负责启动服务、监听客户端连接，并维护在线用户列表。
- ClientHandler.java：
  - 每当有客户端连接时创建的线程类，负责处理单个客户端的消息接收与转发。
- Client.java：
  - 客户端的入口类，包含与服务端的连接逻辑和初始化 GUI 界面。
- GUI.java：
  - 客户端的图形界面类，包括登录界面和聊天界面，负责显示消息和在线用户列表。
- Listener.java：
  - 客户端中的监听线程，用于接收服务端发送的消息并在界面上更新显示。
- Message.java：
  - 公共的消息格式类，用于定义消息的类型、内容，保证服务端和客户端解析一致。