原文：http://blog.csdn.net/chwshuang/article/details/78027873?locationNum=10&fps=1
Java使用纯真IP库获取IP对应省份和城市
项目上接到一个需求，按照用户IP地址判断用户省份、城市，来展示不同的内容。在网上进行选型的时候，有几个选择
开源免费的IP库选型
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GeoIP2 GeoLite2开源免费的数据库
MaxMind作为一家私营企业，总部设于美国马萨诸塞州的沃尔瑟姆。MaxMind公司成立于2002年，是领先业界的IP智能与在线欺诈检测工具供应商。有兴趣的可以访问官方网站了解。
这个IP库的特点是免费，全球支持比较好，国外的IP应该比较全，国内的IP地址获取率不高，获取后的准确率也不高，公司网站上使用过一段时间，我统计过，国内地址获取率80%左右，而这80%里与淘宝的IP进行对比的准确率只有60%~80%，所以，整体的成功率只有65%以下，所以上线一段时间就没有用了。
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淘宝IP库
淘宝IP库只能通过Http方式查询IP，没有提供本地库的方式，遇到实时处理系统，肯定是不行，解决方案是建一个缓存和一个队列，如果缓存中没有的IP，就放到队列，然后用一个线程单独去队列中把要查询地址的IP通过Http的方式获取。
淘宝IP库的特点是准确，官方宣称的省级准确率达到99.14%。缺点就是只提供线上的Rest API，而且线上的Rest API有请求限制，如果你写个程序一直请求，每个请求返回的间隔是30秒！所以不适合实时的场景用。
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纯真IP库
纯真IP库是国人开源的一个IP库，支持多语言的，它的格式是公开的，所以，你可以将它用在目前主流的开发语言的项目中。纯真IP库的获取率是99.99%，除非是本地内网IP，比如以192.168开头的一些IP会不认，而这个是没有影响的。而淘宝IP库比较有意思的是会返回本地IP这个地区描述。纯真库还有一个最大的好处，就是它在定期更新，且比较频繁，最新更新时间是几天前2017年9月15号。使用过程中库更新也比较方便，直接更新项目上的库文件，然后重启服务即可。当然，你也可以让程序手动或者自动定时触发更新。
纯真IP库需要在Window的操作系统上安装程序，然后在安装目录（默认是
?\cz88.net\ip\）找到qqwry.dat这个文件， 这个就是压缩后的IP本地库
.
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纯真IP库使用
上面纯真IP介绍里已经说过怎么获取IP库文件，下面再说如何使用
- 创建一个本地对象
public class IPLocation {
/**
* 国家
*/
private String country;
/**
* 区域 - 省份 + 城市
*/
private String area;
public IPLocation() {
country = area = "";
}
public synchronized IPLocation getCopy() {
IPLocation ret = new IPLocation();
ret.country = country;
ret.area = area;
return ret;
}
public String getCountry() {
return country;
}
public String getCity() {
String city = "";
if(country != null){
String[] array = country.split("省");
if(array != null && array.length > 1){
city = array[1];
} else {
city = country;
}
if(city.length() > 3){
city.replace("内蒙古", "");
}
}
return city;
}
public void setCountry(String country) {
this.country = country;
}
public String getArea() {
return area;
}
public void setArea(String area) {
//如果为局域网，纯真IP地址库的地区会显示CZ88.NET,这里把它去掉
if(area.trim().equals("CZ88.NET")){
this.area="本机或本网络";
}else{
this.area = area;
}
}
}
- 创建工具类
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.StringTokenizer;
/**
* 工具类，提供IP字符串转数组的方法
*/
public class Util {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(CZIPUtils.class);
private static StringBuilder sb = new StringBuilder();
/**
* 从ip的字符串形式得到字节数组形式
*
* @param ip 字符串形式的ip
* @return 字节数组形式的ip
*/
public static byte[] getIpByteArrayFromString(String ip) {
byte[] ret = new byte[4];
StringTokenizer st = new StringTokenizer(ip, ".");
try {
ret[0] = (byte) (Integer.parseInt(st.nextToken()) & 0xFF);
ret[1] = (byte) (Integer.parseInt(st.nextToken()) & 0xFF);
ret[2] = (byte) (Integer.parseInt(st.nextToken()) & 0xFF);
ret[3] = (byte) (Integer.parseInt(st.nextToken()) & 0xFF);
} catch (Exception e) {
log.error("从ip的字符串形式得到字节数组形式报错" + e.getMessage(), e);
}
return ret;
}
/**
* 字节数组IP转String
* @param ip ip的字节数组形式
* @return 字符串形式的ip
*/
public static String getIpStringFromBytes(byte[] ip) {
sb.delete(0, sb.length());
sb.append(ip[0] & 0xFF);
sb.append('.');
sb.append(ip[1] & 0xFF);
sb.append('.');
sb.append(ip[2] & 0xFF);
sb.append('.');
sb.append(ip[3] & 0xFF);
return sb.toString();
}
/**
* 根据某种编码方式将字节数组转换成字符串
*
* @param b 字节数组
* @param offset 要转换的起始位置
* @param len 要转换的长度
* @param encoding 编码方式
* @return 如果encoding不支持，返回一个缺省编码的字符串
*/
public static String getString(byte[] b, int offset, int len, String encoding) {
try {
return new String(b, offset, len, encoding);
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
return new String(b, offset, len);
}
}
}
- 创建工具类
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());
}
}
总结
其实我也是从网络上找的解析纯真库代码[http://blog.csdn.net/rockstar541/article/details/7161505] , 当然，我的代码是在他的基础上进行优化的，主要的在高并发的情况下，会出现获取城市为空的情况，所以在以下几个地方有改进：
- （1）ipCache初始化的时候使用并发Map
ipCache = new HashMap<>();
替换为
ipCache = new ConcurrentHashMap<>();- （2）获取IPLocation对象时进行同步处理，我尝试过将synchronized关键字加到更深或者更浅的方法上，在
getIPLocation(String ip)上加目前最安全，最高效
public IPLocation getIPLocation(String ip) {
IPLocation location = new IPLocation();
location.setArea(this.getArea(ip));
location.setCountry(this.getCountry(ip));
return location;
}
替换为
public synchronized IPLocation getIPLocation(final String ip) {
IPLocation location = new IPLocation();
location.setArea(this.getArea(ip));
location.setCountry(this.getCountry(ip));
return location;
}