摘要：前言今天，我將梳理在網(wǎng)絡(luò)編程中很重要的一個(gè)類以及其相關(guān)的類。這類主機(jī)通常不需要外部互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，僅有主機(jī)間相互通訊的需求。可以通過該接口獲取所有本地地址，并根據(jù)這些地址創(chuàng)建。在這里我們使用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)主線程和打印線程之間的通信。

今天，我將梳理在Java網(wǎng)絡(luò)編程中很重要的一個(gè)類InetAddress以及其相關(guān)的類NetworkInterface。在這篇文章中將會(huì)涉及：

InetAddress

NetworkInterface

具體應(yīng)用范例

這里的范例將會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的日志IP解析系統(tǒng)。我們將會(huì)在后面詳細(xì)介紹。

在此我將會(huì)直接從API入手，如果對(duì)其中的名詞有何疑惑，可以先行了解一下基礎(chǔ)概念。
需要先行了解的概念包括：

IP，IPv4，IPv6

單播，多播，廣播

loop地址

域名

public class InetAddress{
    //私有化構(gòu)造器，我們只能通過其提供的靜態(tài)工廠方法來獲取一個(gè)實(shí)例
    //同時(shí)我們也不可以修改內(nèi)部的IP地址或是域名
    //這種Immutable的方式確保了其線程安全性
    
    //這里需要注意java沒有正整數(shù)型，因此我們需要對(duì)開頭為1的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義，如下
    //byte[] address = {107, 23, (byte) 216, (byte) 196};
    public static InetAddress getByAddress(byte[] addr) throws UnknownHostException;
    //該方法不會(huì)查詢DNS來確保域名和IP地址相符
    //這里有一個(gè)比較有意思的在于如果你希望尋找家用設(shè)備如打印機(jī)等的局域網(wǎng)地址，則可以通過遍歷254個(gè)可能的局域網(wǎng)地址來找到它，而不需要將其硬編碼進(jìn)代碼中
    public static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) throws UnknownHostException;
    //根據(jù)域名獲取一個(gè)實(shí)例，該加載為懶加載，即除非到必要的時(shí)候，否則將不會(huì)啟動(dòng)DNS查詢
    public static InetAddress getByName(String host) throws UnknownHostException;
    
    //獲取該域名對(duì)應(yīng)的所有IP地址（即一個(gè)域名可以映射到多個(gè)IP地址）
    public static InetAddress[] getAllByName(String host)
                                  throws UnknownHostException
    
    //獲取環(huán)回地址，通常為172.0.0.1                              
    public static InetAddress getLoopbackAddress();
    //獲取本機(jī)的IP地址，如果本機(jī)沒有聯(lián)網(wǎng)，則返回環(huán)回地址
    public static InetAddress getLoaclHost();
    
    //獲取主機(jī)名
    public String getHostName()
    //獲取主機(jī)別名
    public String getCanonicalHostName() 
    //獲取主機(jī)的IP地址
    //該方法可以用來判斷是IPv4地址還是IPv6地址
    public byte[] getAddress()
    //獲取String類型的IP地址
    public String getHostAddress()
    
    //是否是一個(gè)和本地主機(jī)相關(guān)的地址
    //包括本機(jī)IP，loopback，wifi地址等
    public boolean isAnyLocalAddress() 
    //是否是環(huán)回地址
    public boolean isLoopbackAddress() 
    //是否是鏈路本地地址
    //鏈路本地地址（Link-local address）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一類特殊的地址，
    //它僅供于在網(wǎng)段，或廣播域中的主機(jī)相互通信使用。
    //這類主機(jī)通常不需要外部互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，僅有主機(jī)間相互通訊的需求。
    public boolean isLinkLocalAddress() 
    //是否落入這三個(gè)網(wǎng)段
    //10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16.
    public boolean isSiteLocalAddress() 
    //是否是廣播地址
    public boolean isMulticastAddress() 
    //是否是全球通用的廣播地址
    public boolean isMCGlobal()
    //是否是企業(yè)專屬的多播地址
    public boolean isMCOrgLocal()
    
    //判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否可以訪問目標(biāo)節(jié)點(diǎn)
    //通常使用ICMP報(bào)文實(shí)現(xiàn)
    public boolean isReachable(int timeout) throws IOException
    public boolean isReachable(NetworkInterface interface, int ttl, int timeout) throws IOException

    //只要兩個(gè)對(duì)象的IP地址相等，則二者相等（與域名無關(guān)）
    public boolean equals(Object o) 
    //僅根據(jù)IP地址計(jì)算hashCode
    public int hashCode()
    //格式為 “域名/IP地址”
    public String toString()
}

相關(guān)參數(shù)：
networkaddress.cache.negative.ttl：失敗的DNS查找被緩存的時(shí)間
networkaddress.cache.ttl：成功的DNS查找被緩存的時(shí)間

NetworkInterface代表一個(gè)本地的IP地址?？梢酝ㄟ^該接口獲取所有本地地址，并根據(jù)這些地址創(chuàng)建InetAddress。通過NetworkInterface接口，可以獲取本機(jī)配置的網(wǎng)絡(luò)接口的名字，IP列表（包括IPV4和IPV6），網(wǎng)卡地址，最大傳輸單元（MTU），接口狀態(tài)（開啟/關(guān)閉）、接口網(wǎng)絡(luò)類型（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、回環(huán)網(wǎng)絡(luò)）等信息

public final class NetworkInterface{
    //根據(jù)名稱獲取網(wǎng)絡(luò)接口
    //該方法依賴于底層平臺(tái)
    public static NetworkInterface getByName(String name) throws SocketException
    //根據(jù)IP地址獲得對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口
    public static NetworkInterface getByInetAddress(InetAddress address) throws SocketException
    //獲取所有的網(wǎng)絡(luò)接口
    public static Enumeration getNetworkInterfaces() throws SocketException
    //獲取該接口之下所有的IP地址
    public Enumeration getInetAddresses()
    //獲取MAC地址
    public byte[] getHardwareAddress()
}

當(dāng)我們啟動(dòng)web應(yīng)用時(shí)，我們往往會(huì)從HTTP報(bào)文中獲取訪客的IP并且將其記錄進(jìn)日志中。從而可以從日志中分析常見的訪客或是不明訪客。這里我們將獲取一個(gè)手動(dòng)生成的包含IP地址的日志文件，并且將其中的IP地址轉(zhuǎn)化為hostName輸出。這里我們將采用多線程實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樽x取一條IP記錄的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于從DNS服務(wù)器獲取域名的速度。

首先我們使用工具類向文件中寫入日志：

public class Util {

    private static final String filePath = "YOUR_FILE_PATH";
    private static final String[] hostNames = new String[]{
            "www.sina.com",
            "www.sohu.com",
            "www.taobao.com",
            "www.baidu.com",
            "www.qq.com",
            "www.163.com",
            "www.dzone.com",
            "www.github.com",
            "www.acmcoder.com",
            "www.meituan.com",
            "kafka.apachecn.org",
            "www.ibm.com",
            "javarevisited.blogspot.kr"
    };
    public static void main(String[] args){
        int count = 0;
       try (BufferedWriter bf = new BufferedWriter(new FileWriter(filePath))){
           for(String host : hostNames){
               InetAddress[] addresses = InetAddress.getAllByName(host);
               count+= addresses.length;
               for (InetAddress address : addresses) {
                   bf.write(address.getHostAddress() + " " + address.getHostName());
                   bf.newLine();
               }
           }
           System.out.println(count);
       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
    }
}

一個(gè)處理LOG的IPAnalyser類，該類實(shí)現(xiàn)Callable接口，支持將內(nèi)部的值返回給別的線程使用：

public class IPAnalyser implements Callable{
    private String logItem;
    public IPAnalyser(String logItem){
        this.logItem = logItem;
    }
    @Override
    public String call() throws Exception {
        if (logItem!=null){
            String[] items = logItem.split(" ");
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName(items[0]);
            return inetAddress.getHostAddress();
        }
        return null;
    }
}

額外使用一個(gè)線程來同步處理IPAnalyser返回的值，從而避免因?yàn)槿罩疚募^大，日志條目全部存儲(chǔ)在主存中，再一次性讀取而帶來因占用大量內(nèi)存而影響性能的問題。
在這里我們使用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)主線程和打印線程之間的通信。但是我們需要在打印完該日志文件后，結(jié)束該打印線程，因此使用write來記錄當(dāng)前已經(jīng)打印的日志條目數(shù)，然后在打印完成所有的之后結(jié)束該線程。

public class IPPrinter implements Runnable {
    private BlockingQueue queue;
    private static volatile int writeCount;
    public IPPrinter(BlockingQueue queue){
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (writeCount == Main.readCount){
                System.out.println("寫完畢");
                break;
            }
            try {
                LogEntry logEntry = queue.take();
                System.out.println(logEntry.getOrigin() + "對(duì)應(yīng)的主機(jī)名為" + logEntry.getHostName().get());
                writeCount++;
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

實(shí)體類LogEntry保存原來的日志條目和解析后的日志線程返回：

public class LogEntry {
    private Future hostName;

    private String origin;

    public LogEntry(Future hostName, String origin){
        this.hostName = hostName;
        this.origin = origin;
    }

    public void setOrigin(String origin) {
        this.origin = origin;
    }

    public String getOrigin() {
        return origin;
    }

    public Future getHostName() {
        return hostName;
    }

    public void setHostName(Future hostName) {
        this.hostName = hostName;
    }
}

最后在主線程中開啟IO和相關(guān)的所有線程：

public class Main {
    private static final String filePath = "/Users/rale/IdeaProjects/Demo/concurrency/src/main/java/cn/deerowl/weblog_analyse/web.log";
    private static final BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>();

    public static volatile int readCount  = 30;

    public static void main(String[] args){
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(6);
        executorService.submit(new IPPrinter(queue));
        try (BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(filePath))){
            String tmp;
            while ((tmp = bufferedReader.readLine()) != null){
                Future f = executorService.submit(new IPAnalyser(tmp));
                queue.put(new LogEntry(f, tmp));
            }

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        executorService.shutdown();
    }
}

這里要強(qiáng)調(diào)一下域名和主機(jī)名的關(guān)聯(lián)：一個(gè)域名之下可以有多個(gè)主機(jī)名，如域名abc.com下，有主機(jī)server1和server2，其主機(jī)全名就是server1.abc.com和server2.abc.com。

Java Network Programming 4th Edition

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