Java判斷ip是否為IPV4或IPV6地址的多種方式
判斷字符串是否為IP地址通常都是基于正則表達(dá)式實現(xiàn)的，無論是引入外部的依賴包亦或是自己寫正則實現(xiàn)，基本都是基于正則表達(dá)式實現(xiàn)的判斷。然而比較例外的是，jdk自身提供了Inet4Address.getByName方法也可以幫助我們實現(xiàn)ip地址的判斷。本文將詳細(xì)列舉常見的判斷字符串是否為IPV4，IPV6地址的方式，并分析其存在的局限性。
一、判斷是否為IPV4，IPV6地址的常見方式
1. 使用Apache Commons Validator做判斷
需要引入依賴包
<dependency>
<groupId>commons-validator</groupId>
<artifactId>commons-validator</artifactId>
<version>1.6</version>
</dependency>
有了依賴包，后續(xù)調(diào)用InetAddressValidator的核心API就好了。
1.1判斷是否為IPV4地址
private static final InetAddressValidator VALIDATOR = InetAddressValidator.getInstance();
public static boolean isValidIPV4ByValidator(String inetAddress) {
return VALIDATOR.isValidInet4Address(inetAddress);
}
1.2判斷是否為IPV6地址
public static boolean isValidIPV6ByValidator(String inetAddress) {
return VALIDATOR.isValidInet6Address(inetAddress);
}
1.3判斷是否為IPV6或者IPV4地址
public static boolean isValidIPV6ByValidator(String inetAddress) {
return VALIDATOR.isValid(inetAddress);
}
2. 使用Guava做判斷
引入依賴包
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>30.0-jre</version>
</dependency>
調(diào)用InetAddresses.isInetAddress即可實現(xiàn)快速的判斷，但這個方式能同時判斷字符串是否為IPV4或者IPV6地址，如果你只想判斷其中一種格式，那就不行了。
public static boolean isValidByGuava(String ip) {
return InetAddresses.isInetAddress(ip);
}
3. 使用OWASP正則表達(dá)式做判斷
OWASP提供了一系列用于校驗常見web應(yīng)用名詞的正則表達(dá)式，通過OWASP_Validation_Regex_Repository你可以檢索到他們。這個判斷方式只能判斷是否為IPV4地址。
private static final String OWASP_IPV4_REGEX =
"^(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\\." +
"(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\\." +
"(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)\\." +
"(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[01]?[0-9][0-9]?)$";
private static final Pattern OWASP_IPv4_PATTERN = Pattern.compile(OWASP_IPV4_REGEX);
public static boolean isValidIPV4ByOWASP(String ip) {
if (ip == null || ip.trim().isEmpty()) {
return false;
}
return OWASP_IPv4_PATTERN.matcher(ip).matches();
}
4. 使用自定義正則表達(dá)式做判斷
如下通過自定義的正則表達(dá)式判斷字符串是否為IPV4地址，它的正則表達(dá)式以及實現(xiàn)細(xì)節(jié)，其實和第一種方案中判斷IPV4是一致的，如果你只想判斷字符串是否為IPV4地址，又懶得引入外部包，那么3，4這兩種方式適合你。
private static final String IPV4_REGEX =
"^(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})\\.(\\d{1,3})$";
private static final Pattern IPv4_PATTERN = Pattern.compile(IPV4_REGEX);
public static boolean isValidIPV4ByCustomRegex(String ip) {
if (ip == null || ip.trim().isEmpty()) {
return false;
}
if (!IPv4_PATTERN.matcher(ip).matches()) {
return false;
}
String[] parts = ip.split("\\.");
try {
for (String segment : parts) {
if (Integer.parseInt(segment) > 255 ||
(segment.length() > 1 && segment.startsWith("0"))) {
return false;
}
}
} catch (NumberFormatException e) {
return false;
}
return true;
}
5. 使用JDK內(nèi)置的Inet4Address做判斷
JDK從1.4版本開始就提供了Inet4Address類實現(xiàn)對IP的各項校驗操作，結(jié)合該類的getByName和getHostAddress方法可實現(xiàn)IP地址判斷，但是頻繁的調(diào)用這兩個方法會產(chǎn)生一定的性能問題。以下是通過JDK判斷字符串是否為IPV4地址的方式：
public static boolean isValidIPV4ByJDK(String ip) {
try {
return Inet4Address.getByName(ip)
.getHostAddress().equals(ip);
} catch (UnknownHostException ex) {
return false;
}
}
二、并不適合ping命令
1. IPV4的標(biāo)準(zhǔn)格式
本文列舉的幾種判斷方式都是針對標(biāo)準(zhǔn)的IP地址而言，標(biāo)準(zhǔn)指的是IP地址由4位通過逗號分割的8bit長度的數(shù)字字符串組成，由于每位數(shù)字只有8bit長度，所以每個數(shù)字的值應(yīng)該在0~255范圍內(nèi)。相關(guān)文檔可以參考RFC5321。
2. 有效性驗證
我們選舉幾組字符串，有缺少位數(shù)的，有數(shù)字以0開頭的，也有一組是符合標(biāo)準(zhǔn)格式的。然后通過之前列舉的方法判斷是否為有效的IP地址。
測試過程就不再贅述，直接將測試用例和測試結(jié)果匯總成如下的表格：
| 用例 | isValidIPV4ByValidator | isValidIPV6ByValidator | isValidByGuava | isValidIPV4ByOWASP | isValidIPV4ByCustomRegex | isValidIPV4ByJDK |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 172.8.9.28 | true | false | true | true | true | true |
| 192.168.0.072 | false | false | false | true | false | false |
| 172.08.9.28 | false | false | false | true | false | false |
| 172.9.28 | false | false | false | false | false | false |
| 192.168.072 | false | false | false | false | false | false |
| 192.168.1 | false | false | false | false | false | false |
| 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 | false | true | true | false | false | false |
通過這7個測試用例中，不難看出：
- 第1個IP剛好是4位，每位都在0~255之間，且沒有任何一位以0開頭。所有判斷IPV4的方法都返回了true，符合預(yù)期。
- 第2，3個IP也都是4位地址，但是某一位出現(xiàn)以0開始的數(shù)字，此時采用OWASP正則表達(dá)式的方式返回了true，其他方法都返回了false。
- 第4，5，6個IP都是3位地址，所有方法返回了false。
- 最后一個是合法的ipv6地址，我們通過Apache Commons Validator或者Guava包提供的判斷方法能夠正常返回true。
3. 性能對比
本文在列舉的第5個判斷方法時特意提到了性能問題，那么使用Inet4Address判斷IP地址到底會導(dǎo)致多大的性能損耗呢？實驗證明，當(dāng)判斷使用大規(guī)模非法IP地址做輸入，該方法的性能損耗將不敢想象！
下面將通過一項測試來驗證這個結(jié)論。
private static List<String> generateFakeIp(int capacity) {
List<String> ipList = new ArrayList<String>(capacity);
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
int parts = boundRandom(1, 3);
if (chanceOf50()) { //each ip has 50% chance to be 4 parts
parts = 4;
}
StringBuilder sbBuilder = new StringBuilder();
for (int j = 0; j < parts; j++) {
if (sbBuilder.length() > 0) {
sbBuilder.append(".");
}
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
if (chanceOf10()) { //each part has 10% chance to generate a fake number
stringBuilder.append('a');
} else { //each part has 90% chance to generate the correct number
stringBuilder.append(boundRandom(0, 255));
}
sbBuilder.append(stringBuilder);
}
ipList.add(sbBuilder.toString());
}
return ipList;
}
private static long correctCount(List<String> ipList) {
return ipList.stream().filter(ip -> isValidIPV4ByCustomRegex(ip)).collect(Collectors.toList()).size();
}
// 50% chance
private static boolean chanceOf50() {
return boundRandom(0, 9) < 5;
}
// 10% chance
private static boolean chanceOf10() {
return boundRandom(0, 9) < 1;
}
private static Random random = new Random();
// random int between [start, end], both start and end are included
private static int boundRandom(int start, int end) {
return start + random.nextInt(end);
}
我們通過上面的generateFakeIp方法來產(chǎn)生一批隨機的IP地址，這些IP中有正確格式的，也有非法格式的。
主體測試方法如下，該方法將比較isValidIPV4ByCustomRegex和isValidIPV4ByJDK這兩種判斷IP地址的總耗時，以分析性能問題。
public static void performanceTest() {
List<String> ipList = generateFakeIp(100);
double chance = correctCount(ipList);
System.out.println("start testing, correct ip count is : " + chance);
long t1 = System.currentTimeMillis();
ipList.stream().forEach( ip-> isValidIPV4ByCustomRegex(ip));
long t2 = System.currentTimeMillis();
ipList.stream().forEach( ip-> isValidIPV4ByJDK(ip));
long t3 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("isValidIPV4ByCustomRegex cost time : " + (t2-t1));
System.out.println("isValidIPV4ByJDK cost time : " + (t3-t2));
}
直接運行后，打印以下結(jié)果。
start testing, correct ip count is : 37.0
isValidIPV4ByCustomRegex cost time : 2
isValidIPV4ByJDK cost time : 13745
可以看到，當(dāng)100個IP中只有37個是合法IP時，基于正則表達(dá)式的判斷方法只用了2ms，而基于JDK內(nèi)置的Inet4Address實現(xiàn)的判斷方法卻用了13s，這已經(jīng)不在在同一個數(shù)量級了。如果我們將測試基數(shù)再擴(kuò)大，那更加不敢想象，所以實際工作中，千萬不要使用Inet4Address來做IP合法性判斷。
4. 判斷IPV4的方法并不適合ping命令
對于標(biāo)準(zhǔn)IPV4格式的地址來說，以上判斷方式是沒問題的，但是部分非標(biāo)準(zhǔn)IPV4格式的地址，卻能夠被ping命令正常解析。
對于ping命令來說，我們這里列舉的第2~6個IP地址都是合法的，能夠被正常解析。
不妨驗證一下：
可以看出，當(dāng)我們輸入的IP地址中，某一位數(shù)字位以0開頭，那么也能被正常解析，從圖片可以看出192.168.0.072被解析成了192.168.0.58，172.08.9.28被解析成了172.08.9.28。這是為什么呢？
當(dāng)ping命令接收的IP地址中，出現(xiàn)以0開頭的數(shù)字位，那么ping命令將嘗試以八進(jìn)制解析該位，八進(jìn)制的072，即對應(yīng)十進(jìn)制的58，所以192.168.0.072就被解析成了192.168.0.58。
如果以0開頭的數(shù)字位，不符合八進(jìn)制的格式，則依然以十進(jìn)制對待該數(shù)字位，并忽略最高位的0，由于172.08.9.28中08并不是一個合法的八進(jìn)制數(shù)，所以依然按十進(jìn)制對待并忽略最高位的0，即實際解析成172.8.9.28
此外，當(dāng)輸入的IP地址并不是以逗號分割的四位，ping命令依然能夠正常解析。分別ping 196.168.072，192.168，196時，實際被解析成了 196.168.0.072，196.0.0.168，0.0.0.192
可以看出，當(dāng)IP不足四位時，ping命令會在合適的位置補0，其規(guī)律如下所示：
1 part (ping A) : 0.0.0.A
2 parts (ping A.B) : A.0.0.B
3 parts (ping A.B.C) : A.B.0.C
4 parts (ping A.B.C.D) : A.B.C.D
三、小結(jié)
這幾種判斷字符串是否為IPV4或者IPV6地址的方式，其內(nèi)在實現(xiàn)原理都大同小異，除了最后一個方案外都是用正則表達(dá)式來實現(xiàn)的。
但是基于正則表達(dá)式實現(xiàn)的方法并不能很友好地處理非十進(jìn)制數(shù)字位的情況，而ping命令能夠接收的字符串遠(yuǎn)比這個復(fù)雜的多，如果你想通過Java來實現(xiàn)判斷ping命令后面的地址是否是合法的IP，那應(yīng)該是難于上青天，除非你去弄懂ping命令的底層源碼。
當(dāng)然在現(xiàn)實業(yè)務(wù)場景中，我們判斷字符串是否為合法IP地址一般都是基于其標(biāo)準(zhǔn)格式來操作的，也不用擔(dān)心文中的方法不靠譜，除了第3和最后一個方案外，大膽用吧！
到此這篇關(guān)于Java判斷ip是否為IPV4或IPV6地址的多種方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java判斷ip是否為IPV4或IPV6內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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