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編輯：業(yè)余草

juejin.cn/post/7118954784853327903

推薦：https://www.xttblog.com/?p=5251

老板要我做一個 IP 屬地功能！我摸索了 1 天，搞定了。??

細心的朋友應該會發(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閉，歸屬地強制顯示。

作為技術人，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/。

再見ip.taobao，全網(wǎng)顯示 IP 歸屬地。

原來的請求源碼如下：

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

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)。
?

99.9%準確率：

?
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確率，經(jīng)測試著實比經(jīng)典的純真IP定位準確一些。
ip2region的數(shù)據(jù)聚合自以下服務商的開放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/%5C02, ≈10%, GeoIP, https://geoip.com/%5C03, ≈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。

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。

binding	描述	開發(fā)狀態(tài)	binary查詢耗時	b-tree查詢耗時	memory查詢耗時
c	ANSC c binding	已完成	0.0x毫秒	0.0x毫秒	0.00x毫秒
c#	c# binding	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.1x毫秒
golang	golang binding	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.1x毫秒
java	java binding	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.1x毫秒
lua	lua實現(xiàn)的binding	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.x毫秒
lua_c	lua的c擴展	已完成	0.0x毫秒	0.0x毫秒	0.00x毫秒
nginx	nginx的c擴展	已完成	0.0x毫秒	0.0x毫秒	0.00x毫秒
nodejs	nodejs	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.1x毫秒
php	php實現(xiàn)的binding	已完成	0.x毫秒	0.1x毫秒	0.1x毫秒
php5_ext	php5的c擴展	已完成	0.0x毫秒	0.0x毫秒	0.00x毫秒
php7_ext	php7的c擴展	已完成	0.0毫秒	0.0x毫秒	0.00x毫秒
python	python bindng	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.x毫秒
rust	rust binding	已完成	0.x毫秒	0.x毫秒	0.x毫秒

Ip2region V2.0 特性

「1、標準化的數(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，其他國家部分數(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數(shù)據(jù)，默認的全部 IP 數(shù)據(jù)，生成的 ip2region.xdb 數(shù)據(jù)庫是 11MiB，隨著數(shù)據(jù)的詳細度增加數(shù)據(jù)庫的大小也慢慢增大。

「3、極速查詢響應」

即使是完全基于 xdb 文件的查詢，單次查詢響應時間在十微秒級別，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」

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)

「使用方式」

引入maven倉庫：

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

「完全基于文件的查詢」

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。
    }
}

「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。
    }
}

「緩存整個xdb數(shù)據(jù)」

我們也可以預先加載整個 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

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。可以通過如下圖這個方法進行進一步封裝，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
?

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

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

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：使用默認的 data/ip2region.xdb 文件進行查詢測試：

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

bench 測試

可以通過 java -jar ip2region-{version}.jar bench 命令來進行 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：通過默認的 data/ip2region.xdb 和 data/ip.merge.txt 文件進行 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 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
?

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