AI智能对话助手实验报告

一 代码描述

我的代码实现了AI智能对话助手的功能：

用户可以：

• 用户登录/注册：通过用户名和密码登录系统，支持新用户注册
• AI智能对话：与通义千问AI模型进行实时对话，获得智能回复
• Markdown渲染：AI回复的Markdown格式内容（代码块、粗体、列表等）能够正确渲染显示
• 对话历史管理：保存、加载对话历史记录，支持导出为TXT文件
• API配置管理：灵活配置API密钥、模型名称、最大Token等参数
• 字体大小调节：实时调整界面字体大小（10-24px），提升阅读体验
• 消息复制：一键复制最后一条AI回复内容

下面为各个页面的核心功能：

1. Main.java - 程序入口

类名：Main
功能：

• 程序启动入口，初始化GUI界面
• 设置系统外观风格
• 显示登录对话框，验证用户身份
• 登录成功后创建并显示主窗口

2. LoginDialog.java - 用户登录界面

类名：LoginDialog
功能：

• 提供用户登录界面（用户名、密码输入）
• 支持用户注册功能
• 验证用户身份，登录成功后允许进入主程序
• 提供默认测试账号（admin/admin123, user/user123, test/test123）
• 支持回车键快速登录

3. UserManager.java - 用户管理

类名：UserManager
功能：

• 管理用户账号信息（用户名、密码）
• 用户登录验证
• 新用户注册
• 检查用户名是否存在
• 修改密码功能
• 用户信息持久化存储（Properties文件）

4. ChatMainFrame.java - 主对话窗口

类名：ChatMainFrame
功能：

• 提供AI对话的主界面
• 显示对话历史（支持Markdown渲染）
• 发送消息给AI并接收回复
• 异步处理API请求，避免界面冻结
• 字体大小实时调节（10-24px）
• 对话历史保存/加载/导出功能
• 复制最后一条AI回复
• 清空对话记录

5. Message.java - 消息实体类

类名：Message
功能：

• 封装单条消息的数据结构
• 存储消息角色（user/assistant）、内容、时间戳
• 实现Serializable接口，支持序列化
• 提供格式化的时间字符串
• 覆盖toString方法用于显示

6. ConversationHistory.java - 对话历史管理

类名：ConversationHistory
功能：

• 管理对话历史记录（消息列表）
• 添加、获取、清空消息
• 序列化保存对话历史到文件（.chat格式）
• 从文件反序列化加载对话历史
• 导出对话历史为TXT文本文件

7. ApiConfig.java - API配置管理

类名：ApiConfig
功能：

• 管理API配置信息（密钥、URL、模型、最大Token、字体大小）
• 从配置文件加载配置
• 保存配置到文件（Properties格式）
• 提供配置的getter/setter方法
• 默认配置通义千问API

8. ApiClient.java - API客户端

类名：ApiClient
功能：

• 使用OkHttp库发送HTTP请求到AI API
• 构建符合OpenAI格式的JSON请求体
• 处理对话历史，构建消息数组
• 解析API响应，提取AI回复内容
• 支持reasoning_content字段（通义千问特有）
• 处理各种API错误和异常情况
• 配置HTTP超时和重试机制

9. ApiException.java - 自定义异常

类名：ApiException
功能：

• 自定义API调用异常类
• 封装API调用过程中的错误信息
• 提供友好的错误提示

10. ConfigDialog.java - 配置对话框

类名：ConfigDialog
功能：

• 提供API配置界面
• 配置API密钥、API地址、模型名称
• 设置最大Token数量
• 调节字体大小（10-24px）
• 保存配置到文件

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二 程序流程

2.1 程序启动流程

程序启动 (Main.main)
    ↓
设置系统外观
    ↓
创建临时窗口
    ↓
显示登录对话框 (LoginDialog)
    ↓
用户输入用户名和密码
    ↓
验证用户身份 (UserManager.validateUser)
    ↓
登录成功？
    ├─ 是 → 关闭临时窗口
    │      ↓
    │   创建主窗口 (ChatMainFrame)
    │      ↓
    │   显示主界面
    │      ↓
    │   加载API配置 (ApiConfig.loadFromFile)
    │      ↓
    │   初始化API客户端 (ApiClient)
    │      ↓
    │   程序运行中...
    │
    └─ 否 → 显示错误提示，重新输入
          或
          退出程序

2.2 发送消息流程

用户在输入框输入消息
    ↓
点击"发送"按钮或按回车键
    ↓
验证API配置（检查API密钥）
    ↓
显示用户消息到聊天区域
    ↓
添加用户消息到历史记录
    ↓
创建异步任务 (SwingWorker)
    ↓
后台线程：调用API (ApiClient.sendMessage)
    ├─ 构建JSON请求体
    ├─ 添加历史消息到请求
    ├─ 发送HTTP请求
    ├─ 解析响应JSON
    └─ 提取AI回复内容
    ↓
主线程：更新UI
    ├─ 显示AI回复（Markdown渲染）
    ├─ 添加到历史记录
    └─ 启用输入控件
    ↓
完成

2.3 对话历史保存流程

用户点击"保存"按钮
    ↓
显示文件选择对话框
    ↓
用户选择保存位置和文件名
    ↓
序列化对话历史 (ConversationHistory.saveToFile)
    ├─ 创建ObjectOutputStream
    ├─ 写入ConversationHistory对象
    └─ 保存为.chat文件
    ↓
显示保存成功提示

2.4 Markdown渲染流程

AI返回Markdown格式内容
    ↓
调用markdownToHtml方法
    ├─ 解析代码块 (```...```)
    ├─ 解析行内代码 (`...`)
    ├─ 解析粗体 (**text**)
    ├─ 解析斜体 (*text*)
    ├─ 解析标题 (# H1, ## H2等)
    ├─ 解析列表 (- item, 1. item)
    └─ 解析链接 ([text](url))
    ↓
转换为HTML格式
    ↓
插入到JEditorPane（HTML渲染）
    ↓
显示格式化的内容

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三 核心代码

3.1 异步API调用（避免界面冻结）

// ChatMainFrame.java - sendMessage方法
SwingWorker<String, Void> worker = new SwingWorker<String, Void>() {
    @Override
    protected String doInBackground() throws Exception {
        // 在后台线程执行API调用
        return apiClient.sendMessage(history.getMessages(), currentUserMessage);
    }
    
    @Override
    protected void done() {
        try {
            String response = get();
            if (response != null && !response.trim().isEmpty()) {
                appendAssistantMessage(response);
                history.addMessage(new Message("assistant", response));
            }
        } catch (Exception ex) {
            appendErrorMessage("错误: " + ex.getMessage());
        } finally {
            sendButton.setEnabled(true);
            inputField.setEnabled(true);
            setStatus("就绪");
        }
    }
};
worker.execute();

3.2 API请求构建和发送

// ApiClient.java - sendMessage方法
// 构建JSON请求体
JSONObject jsonBody = new JSONObject();
jsonBody.put("model", config.getModel());
jsonBody.put("max_tokens", config.getMaxTokens());

// 构建消息数组
JSONArray messages = new JSONArray();
for (Message msg : history) {
    JSONObject msgObj = new JSONObject();
    msgObj.put("role", msg.getRole().trim());
    msgObj.put("content", msg.getContent().trim());
    messages.put(msgObj);
}

// 添加当前用户消息
JSONObject userMsgObj = new JSONObject();
userMsgObj.put("role", "user");
userMsgObj.put("content", userMessage.trim());
messages.put(userMsgObj);

jsonBody.put("messages", messages);

// 创建HTTP请求
Request request = new Request.Builder()
    .url(config.getApiUrl())
    .addHeader("Authorization", "Bearer " + config.getApiKey())
    .addHeader("Content-Type", "application/json")
    .post(requestBody)
    .build();

// 执行请求
Response response = client.newCall(request).execute();

3.3 Markdown转HTML（代码块处理）

// ChatMainFrame.java - markdownToHtml方法
private String markdownToHtml(String markdown) {
    StringBuilder html = new StringBuilder();
    String[] lines = markdown.split("\n");
    boolean inCodeBlock = false;
    
    for (String line : lines) {
        // 处理代码块
        if (line.trim().startsWith("```")) {
            if (inCodeBlock) {
                html.append("</code></pre>");
                inCodeBlock = false;
            } else {
                html.append("<pre><code>");
                inCodeBlock = true;
            }
            continue;
        }
        
        if (inCodeBlock) {
            html.append(escapeHtml(line)).append("\n");
            continue;
        }
        
        // 处理其他Markdown语法...
    }
    
    return html.toString();
}

3.4 用户登录验证

// UserManager.java - validateUser方法
public boolean validateUser(String username, String password) {
    if (username == null || password == null) {
        return false;
    }
    
    String storedPassword = users.get(username.trim());
    return storedPassword != null && storedPassword.equals(password);
}

3.5 对话历史序列化保存

// ConversationHistory.java - saveToFile方法
public void saveToFile(String filename) throws IOException {
    try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
            new FileOutputStream(filename))) {
        oos.writeObject(this);
    }
}

3.6 字体大小实时调节

// ChatMainFrame.java - applyFontSize方法
private void applyFontSize(int fontSize) {
    // 更新输入框字体
    inputField.setFont(new Font("Microsoft YaHei", Font.PLAIN, fontSize));
    
    // 更新HTML样式中的字体大小
    StyleSheet styleSheet = ((HTMLDocument) chatArea.getDocument()).getStyleSheet();
    styleSheet.addRule("body { font-size: " + fontSize + "px; }");
    
    // 更新标题字体大小（按比例）
    int h1Size = (int)(fontSize * 1.8);
    int h2Size = (int)(fontSize * 1.5);
    styleSheet.addRule("h1 { font-size: " + h1Size + "px; }");
    styleSheet.addRule("h2 { font-size: " + h2Size + "px; }");
    
    chatArea.repaint();
}

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四 运行结果

4.1 登录界面

程序启动后首先显示登录界面：

• 显示"AI智能对话助手"标题
• 提供用户名和密码输入框
• 显示"登录"和"注册"按钮
• 提示默认测试账号信息

运行截图描述：

• 界面简洁美观，使用系统默认外观
• 支持回车键快速登录
• 登录失败时显示红色错误提示
• 登录成功时显示绿色成功提示

4.2 主对话界面

登录成功后进入主对话界面：

• 工具栏：包含清空、保存、加载、导出、复制、设置、字体大小调节等按钮
• 对话区域：显示用户和AI的消息，支持Markdown渲染
  • 用户消息显示为蓝色
  • AI回复显示为绿色，支持代码块、粗体、列表等格式
  • 系统消息显示为灰色
• 输入区域：文本输入框和发送按钮
• 状态栏：显示当前状态（就绪、发送中…）

运行截图描述：

• AI回复的代码块显示为灰色背景，等宽字体
• 标题、粗体、列表等格式正确渲染
• 字体大小可通过工具栏的调节器实时调整
• 发送消息时界面不冻结，状态栏显示"发送中…"

4.3 配置对话框

点击"设置"按钮打开配置对话框：

• API密钥输入框
• API地址输入框
• 模型名称选择（默认qwen-turbo）
• 最大Token设置（1-4096）
• 字体大小设置（10-24px）

运行截图描述：

• 配置项清晰明了
• 保存后立即生效
• 配置持久化保存到文件

4.4 对话历史管理

保存对话：

• 点击"保存"按钮
• 选择保存位置，文件格式为.chat
• 保存成功后显示提示

加载对话：

• 点击"加载"按钮
• 选择.chat文件
• 对话历史自动加载并显示

导出TXT：

• 点击"导出TXT"按钮
• 选择保存位置
• 生成包含时间戳的文本文件

4.5 功能演示

示例对话：

用户: 使用Java打印hello,world!!!

AI助手: 这是一个标准的 Java 程序代码，用于打印 "hello,world!!!"：

```java
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello,world!!!");
    }
}

如何运行这段代码：

1. 保存文件：将上面的代码保存为名为 HelloWorld.java 的文件
2. 编译：javac HelloWorld.java
3. 运行：java HelloWorld
4. 结果：屏幕上将会显示 hello,world!!!

运行效果：

• 代码块正确显示为灰色背景
• 列表项正确显示为有序列表
• 标题和粗体格式正确渲染
• 整体排版美观易读

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五 总结

5.1 项目特点

1. 功能完整：

   • 实现了用户登录/注册系统
   • 实现了AI智能对话功能
   • 支持Markdown格式渲染
   • 提供了完整的对话历史管理功能
   • 支持API配置和字体大小调节

2. 技术亮点：

   • 使用SwingWorker实现异步API调用，避免界面冻结
   • 使用JEditorPane实现HTML/Markdown渲染
   • 使用序列化技术实现对话历史持久化
   • 使用Properties文件实现配置管理
   • 完善的异常处理机制

3. 代码质量：

   • 遵循面向对象设计原则
   • 类职责清晰，代码结构合理
   • 完整的注释和文档
   • 良好的错误处理和用户提示

5.2 技术实现

1. Java基础语法：

   • 使用了基本数据类型、变量、运算符
   • 使用了选择结构（if-else）和循环结构（for）
   • 使用了数组和集合（List、Map）

2. 面向对象编程：

   • 定义了10个完整的类
   • 实现了封装（private属性+getter/setter）
   • 实现了继承（JFrame、JDialog）
   • 实现了接口（Serializable）
   • 覆盖了toString方法

3. I/O和异常处理：

   • 文件读写（ObjectInputStream/ObjectOutputStream）
   • Properties文件读写
   • 完善的异常处理（try-catch-finally）
   • 自定义异常类（ApiException）

4. GUI编程：

   • 使用Swing组件构建界面
   • 事件驱动编程（ActionListener）
   • 布局管理（BorderLayout、GridBagLayout）
   • HTML内容渲染（JEditorPane）

5.3 项目收获

1. 编程能力提升：

   • 掌握了Java GUI编程
   • 学会了HTTP客户端的使用
   • 理解了异步编程的重要性
   • 掌握了文件I/O和序列化技术

2. 问题解决能力：

   • 学会了处理API调用异常
   • 实现了Markdown到HTML的转换
   • 解决了界面冻结问题（异步处理）
   • 实现了配置的持久化存储

3. 项目经验：

   • 理解了完整的项目开发流程
   • 学会了代码组织和模块化设计
   • 掌握了用户界面的设计原则
   • 理解了异常处理和错误提示的重要性

5.4 改进方向

1. 功能扩展：

   • 可以添加多用户对话历史隔离
   • 可以添加消息搜索功能
   • 可以添加对话主题分类
   • 可以添加语音输入/输出功能

2. 性能优化：

   • 可以添加消息缓存机制
   • 可以优化大量历史消息的加载速度
   • 可以添加请求重试机制

3. 用户体验：

   • 可以添加消息编辑和删除功能
   • 可以添加快捷键支持
   • 可以添加更多主题样式
   • 可以添加消息时间显示

5.5 结论

本项目成功实现了一个功能完整的AI智能对话助手，涵盖了Java编程的核心知识点，包括基本语法、面向对象编程、I/O操作、异常处理和GUI编程。项目代码结构清晰，功能完善，具有良好的用户体验和扩展性。通过本项目的开发，不仅掌握了Java编程的核心技能，还学会了如何设计和实现一个完整的桌面应用程序。

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项目完成时间：2025年12月
代码总行数：约1400行