1. 概述
在本文中，我们将重点介绍网络接口以及如何在Java中以编程方式访问它们。
简而言之，网络接口是设备与其任何网络连接之间的互连点。
在日常用语中，我们通过术语网络接口卡(NIC)来指代它们-但它们不一定都是硬件形式。
例如，流行的本地主机IP 127.0.0.1是我们在测试Web和网络应用程序时经常使用的环回接口-它不是直接的硬件接口。
当然，系统往往会有多个活跃的网络连接，比如有线以太网、WIFI、蓝牙等。
在Java中，我们可以用来直接与它们交互的主要API是java.net.NetworkInterface类。因此，为了快速入门，让我们导入完整的包：
import java.net.*;
2. 为什么访问网络接口？
大多数Java程序可能不会直接与它们交互；但是，在特殊情况下，我们确实需要这种低级访问。
其中最突出的是系统有多个卡，你希望自由选择特定的接口来使用socket。在这种情况下，我们通常知道名称但不一定知道IP地址。
通常，当我们想要建立到特定服务器地址的套接字连接时：
Socket socket = new Socket();
socket.connect(new InetSocketAddress(address, port));
这样，系统将选择一个合适的本地地址，绑定到它并通过其网络接口与服务器通信。但是，这种方法不允许我们选择自己的。
我们将在这里做一个假设；我们不知道地址，但我们知道名字。仅出于演示目的，假设我们希望通过环回接口进行连接，按照惯例，它的名称是lo，至少在Linux和Windows系统上是这样，在OSX上它是lo0：
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
Enumeration<InetAddress> nifAddresses = nif.getInetAddresses();
Socket socket = new Socket();
socket.bind(new InetSocketAddress(nifAddresses.nextElement(), 0));
socket.connect(new InetSocketAddress(address, port));
因此我们首先检索附加到lo的网络接口，检索附加到它的地址，创建一个套接字，将其绑定到我们在编译时甚至不知道的任何枚举地址，然后连接。
NetworkInterface对象包含名称和分配给它的一组IP地址。因此，绑定到这些地址中的任何一个都将保证通过此接口进行通信。
这并没有真正说明API有什么特别之处。我们知道，如果我们希望我们的本地地址是localhost，那么只要添加绑定代码，第一个代码段就足够了。
此外，由于localhost有一个众所周知的地址127.0.0.1并且我们可以轻松地将套接字绑定到它，因此我们永远不必真正完成所有几个步骤。
但是，在你的情况下，lo可能代表其他接口，例如蓝牙–net1、无线网络–net0或以太网–eth0。在这种情况下，你不会在编译时知道IP地址。
3. 检索网络接口
在本节中，我们将探讨用于检索可用接口的其他可用API。在上一节中，我们只看到了其中一种方法；getByName()静态方法。
值得注意的是NetworkInterface类没有任何公共构造函数，因此我们当然无法创建新实例。相反，我们将使用可用的API来检索一个。
到目前为止我们看到的API用于按指定名称搜索网络接口：
@Test
public void givenName_whenReturnsNetworkInterface_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertNotNull(nif);
}
如果没有指定名称的接口，则返回null：
@Test
public void givenInExistentName_whenReturnsNull_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("inexistent_name");
assertNull(nif);
}
第二个API是getByInetAddress()，它也需要我们提供一个已知的参数，这次我们可以提供IP地址：
@Test
public void givenIP_whenReturnsNetworkInterface_thenCorrect() {
byte[] ip = new byte[] { 127, 0, 0, 1 };
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress.getByAddress(ip));
assertNotNull(nif);
}
或主机名称：
@Test
public void givenHostName_whenReturnsNetworkInterface_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress.getByName("localhost"));
assertNotNull(nif);
}
或者，如果你特定于本地主机：
@Test
public void givenLocalHost_whenReturnsNetworkInterface_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress.getLocalHost());
assertNotNull(nif);
}
另一种选择也是显式使用环回接口：
@Test
public void givenLoopBack_whenReturnsNetworkInterface_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress.getLoopbackAddress());
assertNotNull(nif);
}
第三种方法自Java 7以来才可用，它是通过其索引获取网络接口：
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByIndex(int index);
最后一种方法涉及使用getNetworkInterfaces API。它返回系统中所有可用网络接口的枚举。我们需要在循环中检索返回的对象，标准习惯用法使用List：
Enumeration<NetworkInterface> nets = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
for (NetworkInterface nif: Collections.list(nets)) {
// do something with the network interface
}
4. 网络接口参数
检索对象后，我们可以从中获得很多有价值的信息。其中最有用的一个是分配给它的IP地址列表。
我们可以使用两个API获取IP地址。第一个API是getInetAddresses()。它返回一个InetAddress实例的枚举，我们可以按我们认为合适的方式对其进行处理：
@Test
public void givenInterface_whenReturnsInetAddresses_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
Enumeration<InetAddress> addressEnum = nif.getInetAddresses();
InetAddress address = addressEnum.nextElement();
assertEquals("127.0.0.1", address.getHostAddress());
}
第二个API是getInterfaceAddresses()。它返回比InetAddress实例更强大的InterfaceAddress实例列表。例如，除了IP地址，你可能还对广播地址感兴趣：
@Test
public void givenInterface_whenReturnsInterfaceAddresses_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
List<InterfaceAddress> addressEnum = nif.getInterfaceAddresses();
InterfaceAddress address = addressEnum.get(0);
InetAddress localAddress=address.getAddress();
InetAddress broadCastAddress = address.getBroadcast();
assertEquals("127.0.0.1", localAddress.getHostAddress());
assertEquals("127.255.255.255",broadCastAddress.getHostAddress());
}
除了分配给它的名称和IP地址之外，我们还可以访问有关接口的网络参数。要检查它是否已启动并正在运行，请执行以下操作：
@Test
public void givenInterface_whenChecksIfUp_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertTrue(nif.isUp());
}
要检查它是否为环回接口，请执行以下操作：
@Test
public void givenInterface_whenChecksIfLoopback_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertTrue(nif.isLoopback());
}
要检查它是否代表点对点网络连接，请执行以下操作：
@Test
public void givenInterface_whenChecksIfPointToPoint_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertFalse(nif.isPointToPoint());
}
或者如果它是一个虚拟接口：
@Test
public void givenInterface_whenChecksIfVirtual_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertFalse(nif.isVirtual());
}
检查是否支持多播：
@Test
public void givenInterface_whenChecksMulticastSupport_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
assertTrue(nif.supportsMulticast());
}
或者检索其物理地址，通常称为MAC地址：
@Test
public void givenInterface_whenGetsMacAddress_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("lo");
byte[] bytes = nif.getHardwareAddress();
assertNotNull(bytes);
}
另一个参数是最大传输单元，它定义了可以通过该接口传输的最大数据包大小：
@Test
public void givenInterface_whenGetsMTU_thenCorrect() {
NetworkInterface nif = NetworkInterface.getByName("net0");
int mtu = nif.getMTU();
assertEquals(1500, mtu);
}
5. 总结
在本文中，我们展示了网络接口、如何以编程方式访问它们以及我们为什么需要访问它们。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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