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正文

文章來源：juejin.cn/post/7118954784853327903

背景
HttpServletRequest 獲取 IP
Ip2region
Ip2region V2.0 特性
ip2region xdb java 查詢客戶端實現(xiàn)
IDEA 中做個測試

背景

細(xì)心的朋友應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)，最近，繼新浪微博之后，頭條、騰訊、抖音、知乎、快手、小紅書等各大平臺陸陸續(xù)續(xù)都上線了“網(wǎng)絡(luò)用戶 IP 地址顯示功能”，境外用戶顯示的是國家，國內(nèi)的用戶顯示的省份，而且此項顯示無法關(guān)閉，歸屬地強制顯示。

作為技術(shù)人，那！這個功能要怎么實現(xiàn)呢？

HttpServletRequest 獲取 IP

下面，我就來講講，Java 中是如何獲取 IP 屬地的，主要分為以下幾步：

通過 HttpServletRequest 對象，獲取用戶的「IP」地址
通過 IP 地址，獲取對應(yīng)的省份、城市

首先需要寫一個 IP 獲取的工具類，因為每一次用戶的 Request 請求，都會攜帶上請求的 IP 地址放到請求頭中。

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * 常用獲取客戶端信息的工具
 */
public class NetworkUtil {

    /**
     * 獲取ip地址
     */
    public static String getIpAddress(HttpServletRequest request) {
        String ip = request.getHeader("x-forwarded-for");
        if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
            ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP");
        }
        if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
            ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP");
        }
        if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
            ip = request.getHeader("HTTP_CLIENT_IP");
        }
        if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
            ip = request.getHeader("HTTP_X_FORWARDED_FOR");
        }
        if (ip == null || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
            ip = request.getRemoteAddr();
        }
        // 本機訪問
        if ("localhost".equalsIgnoreCase(ip) || "127.0.0.1".equalsIgnoreCase(ip) || "0:0:0:0:0:0:0:1".equalsIgnoreCase(ip)){
            // 根據(jù)網(wǎng)卡取本機配置的IP
            InetAddress inet;
            try {
                inet = InetAddress.getLocalHost();
                ip = inet.getHostAddress();
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 對于通過多個代理的情況，第一個IP為客戶端真實IP,多個IP按照','分割
        if (null != ip && ip.length() > 15) {
            if (ip.indexOf(",") > 15) {
                ip = ip.substring(0, ip.indexOf(","));
            }
        }
        return ip;
    }

    /**
     * 獲取mac地址
     */
    public static String getMacAddress() throws Exception {
        // 取mac地址
        byte[] macAddressBytes = NetworkInterface.getByInetAddress(InetAddress.getLocalHost()).getHardwareAddress();
        // 下面代碼是把mac地址拼裝成String
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < macAddressBytes.length; i++) {
            if (i != 0) {
                sb.append("-");
            }
            // mac[i] & 0xFF 是為了把byte轉(zhuǎn)化為正整數(shù)
            String s = Integer.toHexString(macAddressBytes[i] & 0xFF);
            sb.append(s.length() == 1 ? 0 + s : s);
        }
        return sb.toString().trim().toUpperCase();
    }

}

通過此方法，從請求 Header 中獲取到用戶的 IP 地址。

之前我在做的項目中，也有獲取 IP 地址歸屬地省份、城市的需求，用的是：淘寶 IP 庫，地址：

https://ip.taobao.com/

taobao 的 ip 庫下線了，再見 ip.taobao，全網(wǎng)顯示 IP 歸屬地。

可以看到日志 log 文件中，大量的 the request over max qps for user 問題。

留下了難過的淚水。

Ip2region

下面，給大家介紹下之前在 Github 沖浪時發(fā)現(xiàn)的今天的主角：Ip2region 開源項目。

github 地址：

https://github.com/lionsoul2014/ip2region

目前最新已更新到了 v2.0 版本，ip2region v2.0 是一個離線 IP 地址定位庫和 IP 定位數(shù)據(jù)管理框架，10 微秒級別的查詢效率，準(zhǔn)提供了眾多主流編程語言的 xdb 數(shù)據(jù)生成和查詢客戶端實現(xiàn)。

①99.9% 準(zhǔn)確率

數(shù)據(jù)聚合了一些知名 ip 到地名查詢提供商的數(shù)據(jù)，這些是他們官方的的準(zhǔn)確率，經(jīng)測試著實比經(jīng)典的純真 IP 定位準(zhǔn)確一些。

ip2region 的數(shù)據(jù)聚合自以下服務(wù)商的開放 API 或者數(shù)據(jù)（升級程序每秒請求次數(shù) 2 到 4 次）：

01，>80%，淘寶IP地址庫，http://ip.taobao.com/%5C
02，≈10%，GeoIP，https://geoip.com/%5C
03，≈2%，純真 IP 庫，http://www.cz88.net/%5C

備注：如果上述開放 API 或者數(shù)據(jù)都不給開放數(shù)據(jù)時 ip2region 將停止數(shù)據(jù)的更新服務(wù)。

②多查詢客戶端的支持

已經(jīng)集成的客戶端有：java、C#、php、c、python、nodejs、php擴展（php5 和 php7）、golang、rust、lua、lua_c，nginx。

Ip2region V2.0 特性

①標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式

每個 ip 數(shù)據(jù)段的 region 信息都固定了格式：國家|區(qū)域|省份|城市|ISP，只有中國的數(shù)據(jù)絕大部分精確到了城市，其他國家部分?jǐn)?shù)據(jù)只能定位到國家，后前的選項全部是 0。

②數(shù)據(jù)去重和壓縮

xdb 格式生成程序會自動去重和壓縮部分?jǐn)?shù)據(jù)，默認(rèn)的全部 IP 數(shù)據(jù)，生成的 ip2region.xdb 數(shù)據(jù)庫是 11MiB，隨著數(shù)據(jù)的詳細(xì)度增加數(shù)據(jù)庫的大小也慢慢增大。

③極速查詢響應(yīng)

即使是完全基于 xdb 文件的查詢，單次查詢響應(yīng)時間在十微秒級別。

可通過如下兩種方式開啟內(nèi)存加速查詢：

vIndex 索引緩存：使用固定的 512KiB 的內(nèi)存空間緩存 vector index 數(shù)據(jù)，減少一次 IO 磁盤操作，保持平均查詢效率穩(wěn)定在 10-20 微秒之間。
xdb 整個文件緩存：將整個 xdb 文件全部加載到內(nèi)存，內(nèi)存占用等同于 xdb 文件大小，無磁盤 IO 操作，保持微秒級別的查詢效率。

④極速查詢響應(yīng)

v2.0 格式的 xdb 支持億級別的 IP 數(shù)據(jù)段行數(shù)，region 信息也可以完全自定義，例如：你可以在 region 中追加特定業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)，例如：GPS信息/國際統(tǒng)一地域信息編碼/郵編等。也就是你完全可以使用 ip2region 來管理你自己的 IP 定位數(shù)據(jù)。

ip2region xdb java 查詢客戶端實現(xiàn)

①使用方式

引入 maven 倉庫：

<dependency>
    <groupId>org.lionsoul</groupId>
    <artifactId>ip2region</artifactId>
    <version>2.6.4</version>
</dependency>

②完全基于文件的查詢

代碼如下：

import org.lionsoul.ip2region.xdb.Searcher;
import java.io.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SearcherTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、創(chuàng)建 searcher 對象
        String dbPath = "ip2region.xdb file path";
        Searcher searcher = null;
        try {
            searcher = Searcher.newWithFileOnly(dbPath);
        } catch (IOException e) {
            System.out.printf("failed to create searcher with `%s`: %s\n", dbPath, e);
            return;
        }

        // 2、查詢
        try {
            String ip = "1.2.3.4";
            long sTime = System.nanoTime();
            String region = searcher.search(ip);
            long cost = TimeUnit.NANOSECONDS.toMicros((long) (System.nanoTime() - sTime));
            System.out.printf("{region: %s, ioCount: %d, took: %d μs}\n", region, searcher.getIOCount(), cost);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to search(%s): %s\n", ip, e);
        }

        // 3、備注：并發(fā)使用，每個線程需要創(chuàng)建一個獨立的 searcher 對象單獨使用。
    }
}

③緩存 VectorIndex 索引

我們可以提前從 xdb 文件中加載出來 VectorIndex 數(shù)據(jù)，然后全局緩存，每次創(chuàng)建 Searcher 對象的時候使用全局的 VectorIndex 緩存可以減少一次固定的 IO 操作，從而加速查詢，減少 IO 壓力。

import org.lionsoul.ip2region.xdb.Searcher;
import java.io.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SearcherTest {
    public static void main(String[] args) {
        String dbPath = "ip2region.xdb file path";

        // 1、從 dbPath 中預(yù)先加載 VectorIndex 緩存，并且把這個得到的數(shù)據(jù)作為全局變量，后續(xù)反復(fù)使用。
        byte[] vIndex;
        try {
            vIndex = Searcher.loadVectorIndexFromFile(dbPath);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to load vector index from `%s`: %s\n", dbPath, e);
            return;
        }

        // 2、使用全局的 vIndex 創(chuàng)建帶 VectorIndex 緩存的查詢對象。
        Searcher searcher;
        try {
            searcher = Searcher.newWithVectorIndex(dbPath, vIndex);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to create vectorIndex cached searcher with `%s`: %s\n", dbPath, e);
            return;
        }

        // 3、查詢
        try {
            String ip = "1.2.3.4";
            long sTime = System.nanoTime();
            String region = searcher.search(ip);
            long cost = TimeUnit.NANOSECONDS.toMicros((long) (System.nanoTime() - sTime));
            System.out.printf("{region: %s, ioCount: %d, took: %d μs}\n", region, searcher.getIOCount(), cost);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to search(%s): %s\n", ip, e);
        }

        // 備注：每個線程需要單獨創(chuàng)建一個獨立的 Searcher 對象，但是都共享全局的制度 vIndex 緩存。
    }
}

④緩存整個 xdb 數(shù)據(jù)

我們也可以預(yù)先加載整個 ip2region.xdb 的數(shù)據(jù)到內(nèi)存，然后基于這個數(shù)據(jù)創(chuàng)建查詢對象來實現(xiàn)完全基于文件的查詢，類似之前的 memory search。

import org.lionsoul.ip2region.xdb.Searcher;
import java.io.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SearcherTest {
    public static void main(String[] args) {
        String dbPath = "ip2region.xdb file path";

        // 1、從 dbPath 加載整個 xdb 到內(nèi)存。
        byte[] cBuff;
        try {
            cBuff = Searcher.loadContentFromFile(dbPath);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to load content from `%s`: %s\n", dbPath, e);
            return;
        }

        // 2、使用上述的 cBuff 創(chuàng)建一個完全基于內(nèi)存的查詢對象。
        Searcher searcher;
        try {
            searcher = Searcher.newWithBuffer(cBuff);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to create content cached searcher: %s\n", e);
            return;
        }

        // 3、查詢
        try {
            String ip = "1.2.3.4";
            long sTime = System.nanoTime();
            String region = searcher.search(ip);
            long cost = TimeUnit.NANOSECONDS.toMicros((long) (System.nanoTime() - sTime));
            System.out.printf("{region: %s, ioCount: %d, took: %d μs}\n", region, searcher.getIOCount(), cost);
        } catch (Exception e) {
            System.out.printf("failed to search(%s): %s\n", ip, e);
        }

        // 備注：并發(fā)使用，用整個 xdb 數(shù)據(jù)緩存創(chuàng)建的查詢對象可以安全的用于并發(fā)，也就是你可以把這個 searcher 對象做成全局對象去跨線程訪問。
    }
}

IDEA 中做個測試

①完全基于文件的查詢

ip 屬地國內(nèi)的話，會展示省份，國外的話，只會展示國家?？梢酝ㄟ^如下圖這個方法進(jìn)行進(jìn)一步封裝，得到獲取 IP 屬地的信息。

下面是官網(wǎng)給出的命令運行 jar 方式給出的測試 demo，可以理解下。

②編譯測試程序

通過 maven 來編譯測試程序。

# cd 到 java binding 的根目錄
cd binding/java/
mvn compile package

然后會在當(dāng)前目錄的 target 目錄下得到一個 ip2region-{version}.jar 的打包文件。

③查詢測試

可以通過 java -jar ip2region-{version}.jar search 命令來測試查詢：

?  java git:(v2.0_xdb) ? java -jar target/ip2region-2.6.0.jar search
java -jar ip2region-{version}.jar search [command options]
options:
 --db string              ip2region binary xdb file path
 --cache-policy string    cache policy: file/vectorIndex/content

例如：使用默認(rèn)的 data/ip2region.xdb 文件進(jìn)行查詢測試：

?  java git:(v2.0_xdb) ? java -jar target/ip2region-2.6.0.jar search --db=../../data/ip2region.xdb
ip2region xdb searcher test program, cachePolicy: vectorIndex
type 'quit' to exit
ip2region>> 1.2.3.4
{region: 美國|0|華盛頓|0|谷歌, ioCount: 7, took: 82 μs}
ip2region>>

輸入 ip 即可進(jìn)行查詢測試，也可以分別設(shè)置 cache-policy 為 file/vectorIndex/content 來測試三種不同緩存實現(xiàn)的查詢效果。

④bench 測試

可以通過 java -jar ip2region-{version}.jar bench 命令來進(jìn)行 bench 測試，一方面確保 xdb 文件沒有錯誤，一方面可以評估查詢性能：

?  java git:(v2.0_xdb) ? java -jar target/ip2region-2.6.0.jar bench
java -jar ip2region-{version}.jar bench [command options]
options:
 --db string              ip2region binary xdb file path
 --src string             source ip text file path
 --cache-policy string    cache policy: file/vectorIndex/content

例如：通過默認(rèn)的 data/ip2region.xdb 和 data/ip.merge.txt 文件進(jìn)行 bench 測試：

?  java git:(v2.0_xdb) ? java -jar target/ip2region-2.6.0.jar bench --db=../../data/ip2region.xdb --src=../../data/ip.merge.txt
Bench finished, {cachePolicy: vectorIndex, total: 3417955, took: 8s, cost: 2 μs/op}

可以通過分別設(shè)置 cache-policy 為 file/vectorIndex/content 來測試三種不同緩存實現(xiàn)的效果。

@Note：注意 bench 使用的 src 文件要是生成對應(yīng) xdb 文件相同的源文件。

“到這里獲取用戶 IP 屬地已經(jīng)完成啦，這篇文章介紹的 v2.0 版本，有興趣的小伙伴可以登錄上門的 github 地址了解下 v1.0 版本。

新來個技術(shù)總監(jiān)要我做一個 IP 屬地功能~

②多查詢客戶端的支持

②編譯測試程序

③查詢測試

④bench 測試