使用java进行网络程序的开发，可以说是一件令人愉悦的事情，对于用惯了C++网络接口编程的人来说，当他们首次使用Java开发网络应用程序，会发现java开发网络应用是如此的简单，甚至仅用几分钟时间，您就可以学会这种网络编程技术。本章主要对java网络编程相关的知识进行探讨，首先探讨java对于网卡信息获取方式，之后介绍如何使用java编写基于网络的客户端和服务端程序。最后探讨一些java网络相关的高级主题。
3.1 java获取网络通信信息
java为了方便网络编程，提供了表示IP地址的类、表示网络接口(这个接口是指网卡)的类，表示网络连接接口的类。下面主要探讨这些基本的类，以及如何使用这些类来获取网络信息。Graphic3-1给出了与网络通信信息相关的类之间的关系。
Graphic3-1 网络通信信息相关的类
3.1.1 InetAddress类
InetAddress用来表示一个IP地址。可以通过主机名来配置InetAddress，此时InetAddress将会通过主机配置的DNS服务器解析出对应域名的IP地址。对于任何的主机名，InetAddress也可以解析出其对应的IP地址。InetAddress拥有两个子类，分别是Inet4Address和Inet6Address，在大多说情况下都无需直接处理这些子类，因为InetAddress抽象类已经覆盖了大多数必需的功能。Graphic3-2给出了InetAddress的公有操作。从Graphic3-2从可以看出，InetAddress类没有公有的构造方法，要想获取InetAddress的实例必需使用InetAddress内部的一些静态方法(这是设计模式中的简单工厂方法)。
Demo3-1给出了使用InetAddress的基本用法。示例中先使用InetAddress的getLocalHost方法获取了本机的IP地址，然后输出，使用getByName方法获得了google服务器的一个IP地址，由于google服务器有很多服务主机，当前获取的是哪一个服务的主机的IP地址并不确定，实际应用中，这是一个随机的值，这与DNS服务器有直接关系。使用了getByAllName方法可以获取google的所有服务主机名。最后使用了isReachable方法来判断一台主机的可达性。
需要说明的是，使用getLocalHost方法未必真的能够获取您想要的本机的IP地址(有人说，在windows上getLocalHost可以正确执行，获取到本机的IPV4地址，而在Linux上调用getLocalHost返回的是一个127.0.0.1的ip地址)。现在假想有一台主机有多张网卡，而且有多个IP地址，甚至这台主机即配置了IPV4又配置了IPV6，调用getLocalHost将会返回哪一个IP地址？很明显getLocalHost只能返回一个IP地址，因此就限定了getLocalHost方法并不是获取本机IP地址的最好方式。
Demo3-2给出了一台Linux系统一张网卡上配置IPV4和IPV6后，调用getLocalHost后的执行结果。从Configuration3-2中可以看出，在这台linux上配置了IPV4和IPV6，调用getLocalHost后，获取的是一个回环测试地址。
此外，使用InetAddress的isReachable时需要特别小心，因为默认情况下，isReachable使用ICMP报文来探测远程主机可达性(不一定使用ICMP，这与具体的实现有关)，有很多服务器或者网络管理员禁用ping功能(ICMP)，所以使用isReachable不可达，并不证明远程主机不存在。
Graphic3-2InetAddress拥有的公有操作。
Demo 3-1 InetAddress示例代码
package com.upc.upcgrid.guan.network.chapter03;
import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
public class InetAddressTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost();//获取本机ip
System.out.println("local host : "+addr);
//获取指定服务的一个主机IP
addr = InetAddress.getByName("google.com");
System.out.println("google : " + addr);
//获取指定服务的所有主机IP
InetAddress[] addrs = InetAddress.getAllByName("google.com");
for(int i = 0 ;i < addrs.length ;i++)
System.out.println("google : "+addrs[i] + "number : " + i);
//获取远程主机可达性
System.out.println(InetAddress.getByName("localhost").isReachable(1000));
}
}
Demo3-1执行结果：
local host : PC2011022509cjh/202.194.158.128
google : google.com/74.125.71.99
google : google.com/74.125.71.99number : 0
google : google.com/74.125.71.103number : 1
google : google.com/74.125.71.104number : 2
google : google.com/74.125.71.105number : 3
google : google.com/74.125.71.106number : 4
google : google.com/74.125.71.147number : 5
true
demo3-1的配置：
configuration 3-1：windows主机的配置
C:\Documents and Settings\Administrator>ipconfig
Windows IP Configuration
Ethernet adapter 本地连接:
Connection-specific DNS Suffix. :
IP Address. . . . . . . . . . . . : 202.194.158.128
Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
Default Gateway . . . . . . . . . : 202.194.158.253
Demo3-2 linux 执行的代码：
System.out.println(InetAddress.getLocalHost());
Demo3-2 的输出结果：
Localhost.localdomain/127.0.0.1
Demo3-2 的配置环境
Configuration 3-2 linux主机的配置
[root@localhost ~]# ifconfig
eth0Link encap:EthernetHWaddr 00:E0:4C:3D:C2:73
inet addr:202.194.158.184Bcast:202.194.158.255Mask:255.255.255.0
inet6 addr: 2001:da8:7006:8003:2e0:4cff:fe3d:c273/64 Scope:Global
inet6 addr: fe80::2e0:4cff:fe3d:c273/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICASTMTU:1500Metric:1
RX packets:251210956 errors:1 dropped:28 overruns:1 frame:0
TX packets:116140638 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:16023749113 (14.9 GiB)TX bytes:34386034544 (32.0 GiB)
Interrupt:217 Base address:0x2000
loLink encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNINGMTU:16436Metric:1
RX packets:8274 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:8274 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:8395613 (8.0 MiB)TX bytes:8395613 (8.0 MiB)
3.1.2 NetworkInterface类
可以使用NetworkInterface类提供的方法获取本地计算机网络接口相关的信息。尽管InetAddress类提获取IP地址的方法，但是要想获取本机的网络接口的详细信息，还需要依赖NetworkInterface接口中的方法。通过NetworkInterface接口，可以获取本机配置的网络接口的名字，IP列表(包括IPV4和IPV6)，网卡地址，最大传输单元(MTU)，接口状态(开启/关闭)、接口网络类型(点对点网络、回环网络)等信息。Graphic3-3列出来NetworkInterface中可用的公有方法。从Graphic3-3可以看出，NetworkInterface没有可见的构造方法，NetworkInterface内部也是使用静态方法来构造NetworkInterface实例的(简单工厂方法)。此外，每个NetworkInterface内部可以包含多个NetworkInterface对象，这就构成了一种树结构(合成模式)，而且每个NetworkInterface内部保持一个指向父NetworkInterface的引用。
Demo3-3中给出了一个使用NetworkInterface获取本机eth0网络接口IPV4地址的一个示例程序，首先通过NetworkInterface的getByName静态方法，获取一个关于eth0的NetworkInterface实例，之后调用NetworkInterface的getInetAddresses获取配置在eth0上的所有IP地址(这时有可能获取到多个IP，因为一个网络接口可以配置多个IP)，通过遍历获取的InetAddress，判断如果是IPV4，则将这个IP地址输出出来。需要提示的是，一般每台计算机都会在别名为eth0的网络接口上配置公网的IPV4或IPV6的地址，因此，直接使用eth0，即可获取配置的IP地址信息，此外还有一个别名为lo的网络接口，用来进行回环测试，其配置的IPV4一般为127.0.0.1。Demo3-3中给出的例子解决了InetAddress调用getLocalHost方法无法正确获取本机IP地址的问题。为了保守起见(防止有的计算机没有为网络端口起名为eth0)，demo3-4给出了一个更一般的方法。在Demo3-4中，先通过NetworkInterface的静态方法getNetworkInterfaces获取本机的所有网络接口的父接口，之后遍历这个父接口获取下面的子接口，(在Configuration1和Configuration2中都配置了两个子接口，一个名字为eth0，一个名字为lo)，之后遍历子接口的IP地址，输出结果。并且在输出中分辨出是IPV4的地址，还是IPV6的地址。
Graphic3-3 NetworkInterface类
Demo3-3 获取本机IPV4的地址
package com.upc.upcgrid.guan.network.chapter03;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.net.SocketException;
import java.util.Enumeration;
public class NetworkInterfaceTest {
public static void main(String[] args) throws SocketException {
NetworkInterface ni = NetworkInterface.getByName("eth0");
Enumeration ias = ni.getInetAddresses();
for(;ias.hasMoreElements();)
{
InetAddress ia = ias.nextElement();
if(ia instanceof InetAddress)
System.out.println(ia);
}
}
}
Demo3-3的执行结构
在Configuration3-1下：
/202.194.158.128
在Configuration3-2下：
/202.194.158.184
Demo3-4 测试本机的IP地址
package com.upc.upcgrid.guan.network.chapter03;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.Inet6Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.net.SocketException;
import java.util.Enumeration;
public class NetworkInterfaceTest2 {
public static void main(String[] args) throws SocketException {
Enumeration nis = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
for(;nis.hasMoreElements();)
{
NetworkInterface ni = nis.nextElement();
Enumeration ias = ni.getInetAddresses();
for(;ias.hasMoreElements();)
{
InetAddress ia = ias.nextElement();
if(ia instanceof Inet4Address && !ia.getHostAddress().equals("127.0.0.1"))
{
System.out.println("ip v4 : "+ia);
}else if(ia instanceof Inet6Address && !ia.equals(""))
{
System.out.println("ip v6 : "+ ia);
}
}
}
}
}
Demo3-4的执行结果：
Configuration3-1 下的执行结果：
ip v4 : /202.194.158.128
Configuration3-2下的执行结果：
ip v6 : /fe80:0:0:0:2e0:4cff:fe3d:c273%2
ip v6 : /2001:da8:7006:8003:2e0:4cff:fe3d:c273%2
ip v4 : /202.194.158.184
ip v6 : /0:0:0:0:0:0:0:1%1
3.1.3 简单总结
InetAddress用于表示一个IP地址，其两个子类Inet4Address和Inet6Address分别表示IPV4和IPV6两种类型的地址。使用InetAddress的getByName方法可以获取远程服务的IP地址(通过DNS服务获取的)，使用getAllByName方法可以获取远程指定服务的所有服务主机的IP地址。使用getLocalHost方法可以获取本地IP地址，但是这种方式并不可靠，当出现多张网卡，或一个网络接口配置了多个IP，或者不同的操作系统类型，都不能保证能够获得想要的IP。
NetworkInterface可以获取本机网络接口的相关信息，包括硬件地址，MTU，所有的IP地址等信息，需要获取本机IP时，最好使用NetworkInterface对配置的IP地址进行筛选。
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