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Java UDP 聊天室實作指南：基於 DatagramSocket 的 DOS 版本架構設計

編輯：Java 相關知識

專案概覽

本文記錄一個基於 UDP 協定的簡易聊天室實作，採用純文字介面（DOS/Console），適合初學者理解 Java 網路程式設計核心概念。專案包含伺服器端與多客戶端，支援使用者註冊、身分驗證、指定對象私聊與廣播訊息。

核心類別與 API

java.net.DatagramSocket：UDP 通訊端點
java.net.DatagramPacket：資料封包封裝
java.net.SocketAddress / InetSocketAddress：對端位址
java.util.Hashtable：執行緒安全的使用者資訊登記表
java.util.Enumeration：遍歷線上使用者
java.util.Scanner：主控台輸入讀取

伺服器端設計

職責

接收資料：阻塞式 receive(packet) 監聽埠口
資訊登記：首次收到封包時，以 SocketAddress 為鍵存入 Hashtable（暱稱、IP、Port）
協定解析：依約定字元（如 @REG# 註冊、@MSG# 訊息、@QUIT# 下線）分派處理
轉發/廣播：遍歷登記表，將封包逐一 send() 給各客戶端

關鍵資料結構

Hashtable<SocketAddress, UserInfo> userRegistry = new Hashtable<>();
class UserInfo {
    String nickname;
    SocketAddress address;
    long lastActiveTime;
}

訊息協定範例

指令	格式	說明
註冊	`@REG#暱稱`	客戶端首次送出，伺服器回覆 `@ACK#` 或 `@NAK#`
廣播	`@MSG#ALL#內容`	伺服器轉發給所有線上使用者
私聊	`@MSG#目標暱稱#內容`	伺服器查表轉發給指定對象
下線	`@QUIT#`	伺服器移除登記並廣播下線通知

客戶端設計

雙執行緒架構

接收執行緒：持續 receive()，解析伺服器推送訊息並印至主控台
主執行緒（發送）：Scanner 讀取使用者輸入，封裝協定送出

啟動流程

建立 DatagramSocket（自動指派隨機本地埠）
送出註冊封包 @REG#暱稱 至伺服器固定 IP:Port
啟動接收執行緒
進入主迴圈讀取指令

完整程式碼骨架

Server.java 關鍵片段

public class ChatServer {
    private static final int PORT = 8888;
    private static Hashtable<InetSocketAddress, UserInfo> users = new Hashtable<>();
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(PORT);
        byte[] buf = new byte[1024];
        while (true) {
            DatagramPacket pkt = new DatagramPacket(buf, buf.length);
            socket.receive(pkt);
            String msg = new String(pkt.getData(), 0, pkt.getLength(), "UTF-8");
            handleMessage(socket, pkt.getSocketAddress(), msg);
        }
    }
    private static void handleMessage(DatagramSocket s, SocketAddress from, String msg) {
        if (msg.startsWith("@REG#")) { register(from, msg.substring(5)); }
        else if (msg.startsWith("@MSG#")) { dispatch(s, from, msg); }
        else if (msg.startsWith("@QUIT#")) { unregister(from); }
    }
    private static void broadcast(DatagramSocket s, String text, SocketAddress exclude) throws IOException {
        byte[] data = text.getBytes("UTF-8");
        for (SocketAddress addr : users.keySet()) {
            if (!addr.equals(exclude)) {
                s.send(new DatagramPacket(data, data.length, addr));
            }
        }
    }
}

Client.java 關鍵片段

public class ChatClient {
    private static final String SERVER_IP = "127.0.0.1";
    private static final int SERVER_PORT = 8888;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        InetSocketAddress server = new InetSocketAddress(SERVER_IP, SERVER_PORT);
        // 註冊
        String nick = new Scanner(System.in).nextLine();
        send(socket, server, "@REG#" + nick);
        // 接收執行緒
        new Thread(() -> {
            byte[] buf = new byte[1024];
            while (true) {
                DatagramPacket pkt = new DatagramPacket(buf, buf.length);
                socket.receive(pkt);
                System.out.println(new String(pkt.getData(), 0, pkt.getLength(), "UTF-8"));
            }
        }).start();
        // 主迴圈發送
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (sc.hasNextLine()) {
            String line = sc.nextLine();
            send(socket, server, "@MSG#ALL#" + line);
        }
    }
    private static void send(DatagramSocket s, InetSocketAddress to, String text) throws IOException {
        byte[] data = text.getBytes("UTF-8");
        s.send(new DatagramPacket(data, data.length, to));
    }
}