Java判斷ip是否為IPV4或IPV6地址的方式有哪些

今天小編給大家分享一下Java判斷ip是否為IPV4或IPV6地址的方式有哪些的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

判斷字符串是否為IP地址通常都是基于正則表達式實現(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。

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正則表達式做判斷

OWASP提供了一系列用于校驗常見web應用名詞的正則表達式，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式做判斷

如下通過自定義的正則表達式判斷字符串是否為IPV4地址，它的正則表達式以及實現(xiàn)細節(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，結合該類的getByName和getHostAddress方法可實現(xiàn)IP地址判斷，但是頻繁的調用這兩個方法會產生一定的性能問題。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的標準格式

本文列舉的幾種判斷方式都是針對標準的IP地址而言，標準指的是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)字的值應該在0~255范圍內。相關文檔可以參考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，也有一組是符合標準格式的。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果匯總成如下的表格：

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地址到底會導致多大的性能損耗呢？實驗證明，當判斷使用大規(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，打印以下結果。

start testing, correct ip count is : 37.0
isValidIPV4ByCustomRegex cost time : 2
isValidIPV4ByJDK cost time : 13745

可以看到，當100個IP中只有37個是合法IP時，基于正則表達式的判斷方法只用了2ms，而基于JDK內置的Inet4Address實現(xiàn)的判斷方法卻用了13s，這已經不在在同一個數(shù)量級了。如果我們將測試基數(shù)再擴大，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

對于標準IPV4格式的地址來說，以上判斷方式是沒問題的，但是部分非標準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命令將嘗試以八進制解析該位，八進制的072，即對應十進制的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，不符合八進制的格式，則依然以十進制對待該數(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制數(shù)，所以依然按十進制對待并忽略最高位的0，即實際解析成172.8.9.28

此外，當輸入的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

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