Java网络编程中IP详解

在Java网络编程中，IP（Internet Protocol）是网络通信的基础，用于标识网络中的设备。以下是关于IP在Java中的关键知识点详解：

1. IP地址表示：InetAddress 类

Java通过 java.net.InetAddress 类表示IP地址（IPv4/IPv6）。该类不提供公共构造方法，需通过静态工厂方法获取实例。

常用方法：

// 获取本机IP地址
InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost(); 

// 通过域名解析IP
InetAddress googleAddr = InetAddress.getByName("www.google.com"); 

// 获取所有关联的IP地址（应对负载均衡）
InetAddress[] allAddrs = InetAddress.getAllByName("www.facebook.com");

// 获取IP字符串（如 "192.168.1.1"）
String ip = localHost.getHostAddress(); 

// 获取主机名（如 "MyComputer.local"）
String hostName = localHost.getHostName(); 

2. IP地址类型

IPv4 vs IPv6

• IPv4：32位地址（如 192.168.1.1），Java默认支持。
• IPv6：128位地址（如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334），Java通过 Inet6Address 子类支持。

检查IP类型：

if (addr instanceof Inet6Address) {
    System.out.println("IPv6 Address");
} else {
    System.out.println("IPv4 Address");
}

3. 特殊IP地址

• 回环地址（Loopback）：127.0.0.1 (IPv4) 或 ::1 (IPv6)，用于本地测试。

  InetAddress loopback = InetAddress.getLoopbackAddress(); // 返回127.0.0.1
  

• 通配地址（Wildcard）：0.0.0.0，表示监听所有网络接口（常用于服务器绑定）。

  ServerSocket server = new ServerSocket(8080, 50, InetAddress.getByName("0.0.0.0"));
  

4. 网络接口操作：NetworkInterface 类

获取网卡信息（如MAC地址、IP列表）：

Enumeration<NetworkInterface> interfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
while (interfaces.hasMoreElements()) {
    NetworkInterface ni = interfaces.nextElement();
    System.out.println("Interface: " + ni.getName());
    
    // 获取该网卡的所有IP地址
    Enumeration<InetAddress> addrs = ni.getInetAddresses();
    while (addrs.hasMoreElements()) {
        InetAddress addr = addrs.nextElement();
        System.out.println(" - IP: " + addr.getHostAddress());
    }
}

5. IP地址验证

手动验证IPv4格式：

public static boolean isValidIPv4(String ip) {
    String[] segments = ip.split("\\.");
    if (segments.length != 4) return false;
    for (String seg : segments) {
        try {
            int num = Integer.parseInt(seg);
            if (num < 0 || num > 255) return false;
        } catch (NumberFormatException e) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

使用 InetAddress 验证（触发DNS解析）：

try {
    InetAddress.getByName(ipString); // 能解析即合法
    return true;
} catch (UnknownHostException e) {
    return false;
}

6. DNS解析

Java的 InetAddress 依赖操作系统DNS解析：

// 强制刷新DNS缓存（默认缓存策略依赖JVM/OS）
InetAddress.getByName("example.com"); // 首次解析
InetAddress.getByName("example.com"); // 可能使用缓存

// 控制缓存策略（JVM参数）
// - 禁用DNS缓存：`networkaddress.cache.ttl=0`
// - 设置缓存时间：`-Dsun.net.inetaddr.ttl=60`

7. 网络连通性测试

使用 isReachable() 检查主机是否可达（类似Ping）：

InetAddress target = InetAddress.getByName("8.8.8.8");
boolean reachable = target.isReachable(5000); // 超时5秒
System.out.println("Google DNS is reachable: " + reachable);

注意：该方法受系统防火墙/ICMP策略影响，可靠性有限。

8. IPv6兼容性处理

在双栈环境（同时支持IPv4/IPv6）中，优先使用IPv6：

// JVM启动参数（优先使用IPv4）
System.setProperty("java.net.preferIPv4Stack", "true");

// 优先使用IPv6（默认）
System.setProperty("java.net.preferIPv6Addresses", "true");

9. 实战示例：获取本机所有IP地址

public static void listLocalIPs() {
    try {
        Enumeration<NetworkInterface> interfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
        while (interfaces.hasMoreElements()) {
            NetworkInterface ni = interfaces.nextElement();
            if (ni.isUp() && !ni.isLoopback()) { // 过滤已启用且非回环的网卡
                Enumeration<InetAddress> addrs = ni.getInetAddresses();
                while (addrs.hasMoreElements()) {
                    InetAddress addr = addrs.nextElement();
                    System.out.println(ni.getName() + " : " + addr.getHostAddress());
                }
            }
        }
    } catch (SocketException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

关键注意事项

1. DNS解析延迟：InetAddress.getByName() 是阻塞调用，避免在主线程使用。
2. 缓存问题：DNS结果可能被缓存，修改hosts文件后需重启JVM。
3. IPv6支持：确保操作系统和网络环境支持IPv6。
4. 通配地址：服务器绑定 0.0.0.0 时，会监听所有网络接口。

掌握这些IP相关操作，是构建稳健Java网络应用的基础。