Java 使用 innocent IP 库获取与省市相对应的 IP
最编程
2024-04-16 18:39:17
...
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
* IP地址服务
*/
public class IPAddressUtils {
private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(IPAddressUtils.class);
/**
* 纯真IP数据库名
*/
private String IP_FILE="qqwry.dat";
/**
* 纯真IP数据库保存的文件夹
*/
private String INSTALL_DIR="/test/";
/**
* 常量，比如记录长度等等
*/
private static final int IP_RECORD_LENGTH = 7;
/**
* 常量，读取模式1
*/
private static final byte REDIRECT_MODE_1 = 0x01;
/**
* 常量，读取模式2
*/
private static final byte REDIRECT_MODE_2 = 0x02;
/**
* 缓存，查询IP时首先查询缓存，以减少不必要的重复查找
*/
private Map<String, IPLocation> ipCache;
/**
* 随机文件访问类
*/
private RandomAccessFile ipFile;
/**
* 内存映射文件
*/
private MappedByteBuffer mbb;
/**
* 起始地区的开始和结束的绝对偏移
*/
private long ipBegin, ipEnd;
/**
* 为提高效率而采用的临时变量
*/
private IPLocation loc;
/**
* 为提高效率而采用的临时变量
*/
private byte[] buf;
/**
* 为提高效率而采用的临时变量
*/
private byte[] b4;
/**
* 为提高效率而采用的临时变量
*/
private byte[] b3;
/**
* IP地址库文件错误
*/
private static final String BAD_IP_FILE = "IP地址库文件错误";
/**
* 未知国家
*/
private static final String UNKNOWN_COUNTRY = "未知国家";
/**
* 未知地区
*/
private static final String UNKNOWN_AREA = "未知地区";
public void init() {
try {
// 缓存一定要用ConcurrentHashMap， 避免多线程下获取为空
ipCache = new ConcurrentHashMap<>();
loc = new IPLocation();
buf = new byte[100];
b4 = new byte[4];
b3 = new byte[3];
try {
ipFile = new RandomAccessFile(IP_FILE, "r");
} catch (FileNotFoundException e) {
// 如果找不到这个文件，再尝试再当前目录下搜索，这次全部改用小写文件名
// 因为有些系统可能区分大小写导致找不到ip地址信息文件
String filename = new File(IP_FILE).getName().toLowerCase();
File[] files = new File(INSTALL_DIR).listFiles();
for(int i = 0; i < files.length; i++) {
if(files[i].isFile()) {
if(files[i].getName().toLowerCase().equals(filename)) {
try {
ipFile = new RandomAccessFile(files[i], "r");
} catch (FileNotFoundException e1) {
log.error("IP地址信息文件没有找到，IP显示功能将无法使用:{}" + e1.getMessage(), e1);
ipFile = null;
}
break;
}
}
}
}
// 如果打开文件成功，读取文件头信息
if(ipFile != null) {
try {
ipBegin = readLong4(0);
ipEnd = readLong4(4);
if(ipBegin == -1 || ipEnd == -1) {
ipFile.close();
ipFile = null;
}
} catch (IOException e) {
log.error("IP地址信息文件格式有错误，IP显示功能将无法使用"+ e.getMessage(), e);
ipFile = null;
}
}
} catch (Exception e) {
log.error("IP地址服务初始化异常:" + e.getMessage(), e);
}
}
/**
* 查询IP地址位置 - synchronized的作用是避免多线程时获取区域信息为空
* @param ip
* @return
*/
public synchronized IPLocation getIPLocation(final String ip) {
IPLocation location = new IPLocation();
location.setArea(this.getArea(ip));
location.setCountry(this.getCountry(ip));
return location;
}
/**
* 从内存映射文件的offset位置开始的3个字节读取一个int
* @param offset
* @return
*/
private int readInt3(int offset) {
mbb.position(offset);
return mbb.getInt() & 0x00FFFFFF;
}
/**
* 从内存映射文件的当前位置开始的3个字节读取一个int
* @return
*/
private int readInt3() {
return mbb.getInt() & 0x00FFFFFF;
}
/**
* 根据IP得到国家名
* @param ip ip的字节数组形式
* @return 国家名字符串
*/
public String getCountry(byte[] ip) {
// 检查ip地址文件是否正常
if(ipFile == null)
return BAD_IP_FILE;
// 保存ip，转换ip字节数组为字符串形式
String ipStr = Util.getIpStringFromBytes(ip);
// 先检查cache中是否已经包含有这个ip的结果，没有再搜索文件
if(ipCache.containsKey(ipStr)) {
IPLocation ipLoc = ipCache.get(ipStr);
return ipLoc.getCountry();
} else {
IPLocation ipLoc = getIPLocation(ip);
ipCache.put(ipStr, ipLoc.getCopy());
return ipLoc.getCountry();
}
}
/**
* 根据IP得到国家名
* @param ip IP的字符串形式
* @return 国家名字符串
*/
public String getCountry(String ip) {
return getCountry(Util.getIpByteArrayFromString(ip));
}
/**
* 根据IP得到地区名
* @param ip ip的字节数组形式
* @return 地区名字符串
*/
public String getArea(final byte[] ip) {
// 检查ip地址文件是否正常
if(ipFile == null)
return BAD_IP_FILE;
// 保存ip，转换ip字节数组为字符串形式
String ipStr = Util.getIpStringFromBytes(ip);
// 先检查cache中是否已经包含有这个ip的结果，没有再搜索文件
if(ipCache.containsKey(ipStr)) {
IPLocation ipLoc = ipCache.get(ipStr);
return ipLoc.getArea();
} else {
IPLocation ipLoc = getIPLocation(ip);
ipCache.put(ipStr, ipLoc.getCopy());
return ipLoc.getArea();
}
}
/**
* 根据IP得到地区名
* @param ip IP的字符串形式
* @return 地区名字符串
*/
public String getArea(final String ip) {
return getArea(Util.getIpByteArrayFromString(ip));
}
/**
* 根据ip搜索ip信息文件，得到IPLocation结构，所搜索的ip参数从类成员ip中得到
* @param ip 要查询的IP
* @return IPLocation结构
*/
private IPLocation getIPLocation(final byte[] ip) {
IPLocation info = null;
long offset = locateIP(ip);
if(offset != -1)
info = getIPLocation(offset);
if(info == null) {
info = new IPLocation();
info.setCountry ( UNKNOWN_COUNTRY);
info.setArea(UNKNOWN_AREA);
}
return info;
}
/**
* 从offset位置读取4个字节为一个long，因为java为big-endian格式，所以没办法
* 用了这么一个函数来做转换
* @param offset
* @return 读取的long值，返回-1表示读取文件失败
*/
private long readLong4(long offset) {
long ret = 0;
try {
ipFile.seek(offset);
ret |= (ipFile.readByte() & 0xFF);
ret |= ((ipFile.readByte() << 8) & 0xFF00);
ret |= ((ipFile.readByte() << 16) & 0xFF0000);
ret |= ((ipFile.readByte() << 24) & 0xFF000000);
return ret;
} catch (IOException e) {
return -1;
}
}
/**
* 从offset位置读取3个字节为一个long，因为java为big-endian格式，所以没办法
* 用了这么一个函数来做转换
* @param offset 整数的起始偏移
* @return 读取的long值，返回-1表示读取文件失败
*/
private long readLong3(long offset) {
long ret = 0;
try {
ipFile.seek(offset);
ipFile.readFully(b3);
ret |= (b3[0] & 0xFF);
ret |= ((b3[1] << 8) & 0xFF00);
ret |= ((b3[2] << 16) & 0xFF0000);
return ret;
} catch (IOException e) {
return -1;
}
}
/**
* 从当前位置读取3个字节转换成long
* @return 读取的long值，返回-1表示读取文件失败
*/
private long readLong3() {
long ret = 0;
try {
ipFile.readFully(b3);
ret |= (b3[0] & 0xFF);
ret |= ((b3[1] << 8) & 0xFF00);
ret |= ((b3[2] << 16) & 0xFF0000);
return ret;
} catch (IOException e) {
return -1;
}
}
/**
* 从offset位置读取四个字节的ip地址放入ip数组中，读取后的ip为big-endian格式，但是
* 文件中是little-endian形式，将会进行转换
* @param offset
* @param ip
*/
private void readIP(long offset, byte[] ip) {
try {
ipFile.seek(offset);
ipFile.readFully(ip);
byte temp = ip[0];
ip[0] = ip[3];
ip[3] = temp;
temp = ip[1];
ip[1] = ip[2];
ip[2] = temp;
} catch (IOException e) {
log.error(e.getMessage(), e);
}
}
/**
* 从offset位置读取四个字节的ip地址放入ip数组中，读取后的ip为big-endian格式，但是
* 文件中是little-endian形式，将会进行转换
* @param offset
* @param ip
*/
private void readIP(int offset, byte[] ip) {
mbb.position(offset);
mbb.get(ip);
byte temp = ip[0];
ip[0] = ip[3];
ip[3] = temp;
temp = ip[1];
ip[1] = ip[2];
ip[2] = temp;
}
/**
* 把类成员ip和beginIp比较，注意这个beginIp是big-endian的
* @param ip 要查询的IP
* @param beginIp 和被查询IP相比较的IP
* @return 相等返回0，ip大于beginIp则返回1，小于返回-1。
*/
private int compareIP(byte[] ip, byte[] beginIp) {
for(int i = 0; i < 4; i++) {
int r = compareByte(ip[i], beginIp[i]);
if(r != 0)
return r;
}
return 0;
}
/**
* 把两个byte当作无符号数进行比较
* @param b1
* @param b2
* @return 若b1大于b2则返回1，相等返回0，小于返回-1
*/
private int compareByte(byte b1, byte b2) {
if((b1 & 0xFF) > (b2 & 0xFF)) // 比较是否大于
return 1;
else if((b1 ^ b2) == 0)// 判断是否相等
return 0;
else
return -1;
}
/**
* 这个方法将根据ip的内容，定位到包含这个ip国家地区的记录处，返回一个绝对偏移
* 方法使用二分法查找。
* @param ip 要查询的IP
* @return 如果找到了，返回结束IP的偏移，如果没有找到，返回-1
*/
private long locateIP(byte[] ip) {
long m = 0;
int r;
// 比较第一个ip项
readIP(ipBegin, b4);
r = compareIP(ip, b4);
if(r == 0) return ipBegin;
else if(r < 0) return -1;
// 开始二分搜索
for(long i = ipBegin, j = ipEnd; i < j; ) {
m = getMiddleOffset(i, j);
readIP(m, b4);
r = compareIP(ip, b4);
// log.debug(Utils.getIpStringFromBytes(b));
if(r > 0)
i = m;
else if(r < 0) {
if(m == j) {
j -= IP_RECORD_LENGTH;
m = j;
} else
j = m;
} else
return readLong3(m + 4);
}
// 如果循环结束了，那么i和j必定是相等的，这个记录为最可能的记录，但是并非
// 肯定就是，还要检查一下，如果是，就返回结束地址区的绝对偏移
m = readLong3(m + 4);
readIP(m, b4);
r = compareIP(ip, b4);
if(r <= 0) return m;
else return -1;
}
/**
* 得到begin偏移和end偏移中间位置记录的偏移
* @param begin
* @param end
* @return
*/
private long getMiddleOffset(long begin, long end) {
long records = (end - begin) / IP_RECORD_LENGTH;
records >>= 1;
if(records == 0) records = 1;
return begin + records * IP_RECORD_LENGTH;
}
/**
* 给定一个ip国家地区记录的偏移，返回一个IPLocation结构
* @param offset 国家记录的起始偏移
* @return IPLocation对象
*/
private IPLocation getIPLocation(long offset) {
try {
// 跳过4字节ip
ipFile.seek(offset + 4);
// 读取第一个字节判断是否标志字节
byte b = ipFile.readByte();
if(b == REDIRECT_MODE_1) {
// 读取国家偏移
long countryOffset = readLong3();
// 跳转至偏移处
ipFile.seek(countryOffset);
// 再检查一次标志字节，因为这个时候这个地方仍然可能是个重定向
b = ipFile.readByte();
if(b == REDIRECT_MODE_2) {
loc.setCountry ( readString(readLong3()));
ipFile.seek(countryOffset + 4);
} else
loc.setCountry ( readString(countryOffset));
// 读取地区标志
loc.setArea( readArea(ipFile.getFilePointer()));
} else if(b == REDIRECT_MODE_2) {
loc.setCountry ( readString(readLong3()));
loc.setArea( readArea(offset + 8));
} else {
loc.setCountry ( readString(ipFile.getFilePointer() - 1));
loc.setArea( readArea(ipFile.getFilePointer()));
}
return loc;
} catch (IOException e) {
return null;
}
}
/**
* 给定一个ip国家地区记录的偏移，返回一个IPLocation结构，此方法应用与内存映射文件方式
* @param offset 国家记录的起始偏移
* @return IPLocation对象
*/
private IPLocation getIPLocation(int offset) {
// 跳过4字节ip
mbb.position(offset + 4);
// 读取第一个字节判断是否标志字节
byte b = mbb.get();
if(b == REDIRECT_MODE_1) {
// 读取国家偏移
int countryOffset = readInt3();
// 跳转至偏移处
mbb.position(countryOffset);
// 再检查一次标志字节，因为这个时候这个地方仍然可能是个重定向
b = mbb.get();
if(b == REDIRECT_MODE_2) {
loc.setCountry ( readString(readInt3()));
mbb.position(countryOffset + 4);
} else
loc.setCountry ( readString(countryOffset));
// 读取地区标志
loc.setArea(readArea(mbb.position()));
} else if(b == REDIRECT_MODE_2) {
loc.setCountry ( readString(readInt3()));
loc.setArea(readArea(offset + 8));
} else {
loc.setCountry ( readString(mbb.position() - 1));
loc.setArea(readArea(mbb.position()));
}
return loc;
}
/**
* 从offset偏移开始解析后面的字节，读出一个地区名
* @param offset 地区记录的起始偏移
* @return 地区名字符串
* @throws IOException
*/
private String readArea(long offset) throws IOException {
ipFile.seek(offset);
byte b = ipFile.readByte();
if(b == REDIRECT_MODE_1 || b == REDIRECT_MODE_2) {
long areaOffset = readLong3(offset + 1);
if(areaOffset == 0)
return UNKNOWN_AREA;
else
return readString(areaOffset);
} else
return readString(offset);
}
/**
* @param offset 地区记录的起始偏移
* @return 地区名字符串
*/
private String readArea(int offset) {
mbb.position(offset);
byte b = mbb.get();
if(b == REDIRECT_MODE_1 || b == REDIRECT_MODE_2) {
int areaOffset = readInt3();
if(areaOffset == 0)
return UNKNOWN_AREA;
else
return readString(areaOffset);
} else
return readString(offset);
}
/**
* 从offset偏移处读取一个以0结束的字符串
* @param offset 字符串起始偏移
* @return 读取的字符串，出错返回空字符串
*/
private String readString(long offset) {
try {
ipFile.seek(offset);
int i;
for(i = 0, buf[i] = ipFile.readByte(); buf[i] != 0; buf[++i] = ipFile.readByte());
if(i != 0)
return Util.getString(buf, 0, i, "GBK");
} catch (IOException e) {
log.error(e.getMessage(), e);
}
return "";
}
/**
* 从内存映射文件的offset位置得到一个0结尾字符串
* @param offset 字符串起始偏移
* @return 读取的字符串，出错返回空字符串
*/
private String readString(int offset) {
try {
mbb.position(offset);
int i;
for(i = 0, buf[i] = mbb.get(); buf[i] != 0; buf[++i] = mbb.get());
if(i != 0)
return Util.getString(buf, 0, i, "GBK");
} catch (IllegalArgumentException e) {
log.error(e.getMessage(), e);
}
return "";
}
public String getCity(final String ipAddress){
try {
if(ipAddress.startsWith("192.168.")){
log.error("此IP[{}]段不进行处理！", ipAddress);
return null;
}
return getIPLocation(ipAddress).getCity();
}catch (Exception e){
log.error("根据IP[{}]获取省份失败:{}", ipAddress, e.getMessage());
return null;
}
}
public static void main(String[] args){
IPAddressUtils ip = new IPAddressUtils();
ip.init();
String address = "112.225.35.70";
System.out.println("IP地址["+address + "]获取到的区域信息:" + ip.getIPLocation(address).getCountry() + ", 获取到的城市:" + ip.getIPLocation(address).getCity() + ", 运营商:"+ip.getIPLocation(address).getArea());
}
}