Terry.Li-彬

摘要
網(wǎng)絡上的IP數(shù)據(jù)庫以純真版的最為流行，LumaQQ也采用了純真版IP數(shù)據(jù)庫做為IP查詢功能的基礎。不過關于其格式的文檔卻非常之少，后來終于在網(wǎng)上 找到了一份文檔，得以了解其內幕，不過那份文檔寥寥數(shù)語，也是頗為耐心才讀明白。在這里我重寫一份，以此做為LumaQQ開發(fā)者文檔的一部分，我想還是必 要的。本文詳細介紹了純真IP數(shù)據(jù)庫的格式，并且給出了一些Demo以供參考。

Luma, 清華大學
修改日期： 2005/01/14

Note: 在此感謝純真IP數(shù)據(jù)庫作者金狐和那唯一一份文檔的作者。

修改歷史:
2005-01-14 修改了原來一些表達不清和錯誤的地方

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自從有了IP數(shù)據(jù)庫這種東西，QQ外掛的顯示IP功能也隨之而生，本人見識頗窄，是否還有其他應用不得而知，不過，IP數(shù)據(jù)庫確實是個不錯的東西。 如今網(wǎng)絡上最流行的IP數(shù)據(jù)庫我想應該是純真版的（說錯了也不要扁我），迄今為止其IP記錄條數(shù)已經(jīng)接近30000，對于有些IP甚至能精確到樓層，不亦 快哉。2004年4、5月間，正逢LumaQQ破土動工，為了加上這個人人都喜歡，但是好像人人都不知道為什么喜歡的顯IP功能，我也采用了純真版IP數(shù) 據(jù)庫，它的優(yōu)點是記錄多，查詢速度快，它只用一個文件QQWry.dat就包含了所有記錄，方便嵌入到其他程序中，也方便升級。

基本結構

QQWry.dat文件在結構上分為3塊：文件頭，記錄區(qū)，索引區(qū)。一般我們要查找IP時，先在索引區(qū)查找記錄偏移，然后再到記錄區(qū)讀出信息。由于 記錄區(qū)的記錄是不定長的，所以直接在記錄區(qū)中搜索是不可能的。由于記錄數(shù)比較多，如果我們遍歷索引區(qū)也會是有點慢的，一般來說，我們可以用二分查找法搜索 索引區(qū)，其速度比遍歷索引區(qū)快若干數(shù)量級。圖1是QQWry.dat的文件結構圖。

圖1. QQWry.dat文件結構

要注意的是，QQWry.dat里面全部采用了little-endian字節(jié)序

一. 了解文件頭

QQWry.dat的文件頭只有8個字節(jié)，其結構非常簡單，首四個字節(jié)是第一條索引的絕對偏移，后四個字節(jié)是最后一條索引的絕對偏移。

二. 了解記錄區(qū)

每條IP記錄都由國家和地區(qū)名組成，國家地區(qū)在這里并不是太確切，因為可能會查出來“清華大學計算機系”之類的，這里清華大學就成了國家名了，所以 這個國家地區(qū)名和IP數(shù)據(jù)庫制作的時候有關系。所以記錄的格式有點像QName，有一個全局部分和局部部分組成，我們這里還是沿用國家名和地區(qū)名的說法。

于是我們想象著一條記錄的格式應該是: [IP地址][國家名][地區(qū)名]，當然，這個沒有什么問題，但是這只是最簡單的情況。很顯然，國家名和地區(qū)名可能會有很多的重復，如果每條記錄都保存一 個完整的名稱拷貝是非常不理想的，所以我們就需要重定向以節(jié)省空間。所以為了得到一個國家名或者地區(qū)名，我們就有了兩個可能：第一就是直接的字符串表示的 國家名，第二就是一個4字節(jié)的結構，第一個字節(jié)表明了重定向的模式，后面3個字節(jié)是國家名或者地區(qū)名的實際偏移位置。對于國家名來說，情況還可能更復雜 些，因為這樣的重定向最多可能有兩次。

那么什么是重定向模式？根據(jù)上面所說，一條記錄的格式是[IP地址][國家記錄][地區(qū)記錄]，如果國家記錄是重定向的話，那么地區(qū)記錄是有可能沒有的，于是就有了兩種情況，我管他叫做模式1和模式2。我們對這些格式的情況舉圖說明：

圖2. IP記錄的最簡單形式

圖2表示了最簡單的IP記錄格式，我想沒有什么可以解釋的

圖3. 重定向模式1

圖3演示了重定向模式1的情況。我們看到在模式1的情況下，地區(qū)記錄也跟著國家記錄走了，在IP地址之后只剩下了國家記錄的4字節(jié)，后面3個字節(jié)構成了一個指針，指向了實際的國家名，然后又跟著地址名。模式1的標識字節(jié)是0x01。

圖4. 重定向模式2

圖4演示了重定向模式2的情況。我們看到了在模式2的情況下（其標識字節(jié)是0x02），地區(qū)記錄沒有跟著國家記錄走，因此在國家記錄之后4個字節(jié)之 后還是有地區(qū)記錄。我想你已經(jīng)明白了模式1和模式2的區(qū)別，即：模式1的國家記錄后面不會再有地區(qū)記錄，模式2的國家記錄后會有地區(qū)記錄。下面我們來看一 下更復雜的情況。

圖5. 混和情況1

圖5演示了當國家記錄為模式1的時候可能出現(xiàn)的更復雜情況，在這種情況下，重定向指向的位置仍然是個重定向，不過第二次重定向為模式2。大家不用擔 心，沒有模式3了，這個重定向也最多只有兩次，并且如果發(fā)生了第二次重定向，則其一定為模式2，而且這種情況只會發(fā)生在國家記錄上，對于地區(qū)記錄，模式1 和模式2是一樣的，地區(qū)記錄也不會發(fā)生2次重定向。不過，這個圖還可以更復雜，如圖7：

圖6. 混和情況2

圖6是模式1下最復雜的混和情況，不過我想應該也很好理解，只不過地區(qū)記錄也來重定向而已，有一點我要提醒你，如果重定向的地址是0，則表示未知的地區(qū)名。

所以我們總結如下：一條IP記錄由[IP地址][國家記錄][地區(qū)記錄]組成，對于國家記錄，可以有三種表示方式：字符串形式，重定向模式1和重定 向模式2。對于地區(qū)記錄，可以有兩種表示方式：字符串形式和重定向，另外有一條規(guī)則：重定向模式1的國家記錄后不能跟地區(qū)記錄。按照這個總結，在這些方式 中合理組合，就構成了IP記錄的所有可能情況。

設計的理由

在我們繼續(xù)去了解索引區(qū)的結構之前，我們先來了解一下為何記錄區(qū)的結構要如此設計。我想你可能想到了答案：字符串重用。沒錯，在這種結構下，對于一 個國家名和地區(qū)名，我只需要保存其一次就可以了。我們舉例說明，為了表示方便，我們用小寫字母代表IP記錄，C表示國家名，A表示地區(qū)名：

1. 有兩條記錄a(C1, A1), b(C2, A2)，如果C1 = C2, A1 = A2，那么我們就可以使用圖3顯示的結構來實現(xiàn)重用
2. 有三條記錄a(C1, A1), b(C2, A2), c(C3, A3)，如果C1 = C2, A2 = A3，現(xiàn)在我們想存儲記錄b，那么我們可以用圖6的結構來實現(xiàn)重用
3. 有兩條記錄a(C1, A1), b(C2, A2)，如果C1 = C2，現(xiàn)在我們想存儲記錄b，那么我們可以采用模式2表示C2，用字符串表示A2

你可以舉出更多的情況，你也會發(fā)現(xiàn)在這種結構下，不同的字符串只需要存儲一次。

了解索引區(qū)

在"了解文件頭"部分，我們說明了文件頭實際上是兩個指針，分別指向了第一條索引和最后一條索引的絕對偏移。如圖8所示：

圖8. 文件頭指向索引區(qū)圖示

實在是很簡單，不是嗎？從文件頭你就可以定位到索引區(qū)，然后你就可以開始搜索IP了！每條索引長度為7個字節(jié)，前4個字節(jié)是起始IP地址，后三個字 節(jié)就指向了IP記錄。這里有些概念需要說明一下，什么是起始IP，那么有沒有結束IP？ 假設有這么一條記錄：166.111.0.0 - 166.111.255.255，那么166.111.0.0就是起始IP，166.111.255.255就是結束IP，結束IP就是IP記錄中的那頭 4個字節(jié)，這下你應該就清楚了吧。于是乎，每條索引配合一條記錄，構成了一個IP范圍，如果你要查找166.111.138.138所在的位置，你就會發(fā) 現(xiàn)166.111.138.138落在了166.111.0.0 - 166.111.255.255 這個范圍內，那么你就可以順著這條索引去讀取國家和地區(qū)名了。那么我們給出一個最詳細的圖解吧：

圖9. 文件詳細結構

現(xiàn)在一切都清楚了是不是？也許還有一點你不清楚，QQWry.dat的版本信息存在哪里呢？ 答案是：最后一條IP記錄實際上就是版本信息，最后一條記錄顯示出來就是這樣：255.255.255.0 255.255.255.255 純真網(wǎng)絡 2004年6月25日IP數(shù)據(jù)。OK，到現(xiàn)在你應該全部清楚了。

Demo

下一步：我給出一個讀取IP記錄的程序片斷，此片斷摘錄自LumaQQ源文件edu.tsinghua.lumaqq.IPSeeker.java，如果你有興趣，可以下載源代碼詳細看看。

	/**
	 * 給定一個ip國家地區(qū)記錄的偏移，返回一個IPLocation結構
	 * @param offset 國家記錄的起始偏移
	 * @return IPLocation對象
	 */
	private IPLocation getIPLocation(long offset) {
		try {
			// 跳過4字節(jié)ip
			ipFile.seek(offset + 4);
			// 讀取第一個字節(jié)判斷是否標志字節(jié)
			byte b = ipFile.readByte();
			if(b == REDIRECT_MODE_1) {
				// 讀取國家偏移
				long countryOffset = readLong3();
				// 跳轉至偏移處
				ipFile.seek(countryOffset);
				// 再檢查一次標志字節(jié)，因為這個時候這個地方仍然可能是個重定向
				b = ipFile.readByte();
				if(b == REDIRECT_MODE_2) {
					loc.country = readString(readLong3());
					ipFile.seek(countryOffset + 4);
				} else
					loc.country = readString(countryOffset);
				// 讀取地區(qū)標志
				loc.area = readArea(ipFile.getFilePointer());
			} else if(b == REDIRECT_MODE_2) {
				loc.country = readString(readLong3());
				loc.area = readArea(offset + 8);
			} else {
				loc.country = readString(ipFile.getFilePointer() - 1);
				loc.area = readArea(ipFile.getFilePointer());
			}
			return loc;
		} catch (IOException e) {
			return null;
		}
	}	

	/**
	 * 從offset偏移開始解析后面的字節(jié)，讀出一個地區(qū)名
	 * @param offset 地區(qū)記錄的起始偏移
	 * @return 地區(qū)名字符串
	 * @throws IOException 地區(qū)名字符串
	 */
	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 LumaQQ.getString("unknown.area");
			else
				return readString(areaOffset);
		} else
			return readString(offset);
	}

	/**
	 * 從offset位置讀取3個字節(jié)為一個long，因為java為big-endian格式，所以沒辦法
	 * 用了這么一個函數(shù)來做轉換
	 * @param offset 整數(shù)的起始偏移
	 * @return 讀取的long值，返回-1表示讀取文件失敗
	 */
	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;
		}
	}	

	/**
	 * 從當前位置讀取3個字節(jié)轉換成long
	 * @return 讀取的long值，返回-1表示讀取文件失敗
	 */
	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;
		}
	}

	/**
	 * 從offset偏移處讀取一個以0結束的字符串
	 * @param offset 字符串起始偏移
	 * @return 讀取的字符串，出錯返回空字符串
	 */
	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 Utils.getString(buf, 0, i, "GBK");
		} catch (IOException e) {			
		    log.error(e.getMessage());
		}
		return "";
	}

代碼并不復雜，getIPLocation是主要方法，它檢查國家記錄格式，并針對字符串形式，模式1，模式2采用不同的代碼，readArea則相對簡單，因為只有字符串和重定向兩種情況需要處理。

總結

純真IP數(shù)據(jù)庫的結構使得查找IP簡單迅速，不過你想要編輯它卻是比較麻煩的，我想應該需要專門的工具來生成QQWry.dat文件，由于其文件格式的限制，你要直接添加IP記錄就不容易了。不過，能查到IP已經(jīng)很開心了，希望純真記錄越來越多～。

解析的主類

package com.showtime.IPparse;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import com.showtime.util.LogFactory;
import org.apache.log4j.Level;

public class IPSeeker {
	//純真IP數(shù)據(jù)庫名
	private String IP_FILE="QQWry.Dat";
	//保存的文件夾
	private String INSTALL_DIR="f:/qqwry";
	
	
	// 一些固定常量，比如記錄長度等等
	private static final int IP_RECORD_LENGTH = 7;
	private static final byte REDIRECT_MODE_1 = 0x01;
	private static final byte REDIRECT_MODE_2 = 0x02;
	
	// 用來做為cache，查詢一個ip時首先查看cache，以減少不必要的重復查找
	private Map<String, IPLocation> ipCache;
	// 隨機文件訪問類
	private RandomAccessFile ipFile;
	// 內存映射文件
	private MappedByteBuffer mbb;
	// 起始地區(qū)的開始和結束的絕對偏移
	private long ipBegin, ipEnd;
	// 為提高效率而采用的臨時變量
	private IPLocation loc;
	private byte[] buf;
	private byte[] b4;
	private byte[] b3;
	
	public IPSeeker(String fileName,String dir)  {
		this.INSTALL_DIR=dir;
		this.IP_FILE=fileName;
		ipCache = new HashMap<String, IPLocation>();
		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) {
			// 如果找不到這個文件，再嘗試再當前目錄下搜索，這次全部改用小寫文件名
			//     因為有些系統(tǒng)可能區(qū)分大小寫導致找不到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) {
							LogFactory.log("IP地址信息文件沒有找到，IP顯示功能將無法使用",Level.ERROR,e1);
							ipFile = null;
						}
						break;
					}
				}
			}
		} 
		// 如果打開文件成功，讀取文件頭信息
		if(ipFile != null) {
			try {
				ipBegin = readLong4(0);
				ipEnd = readLong4(4);
				if(ipBegin == -1 || ipEnd == -1) {
					ipFile.close();
					ipFile = null;
				}			
			} catch (IOException e) {
				LogFactory.log("IP地址信息文件格式有錯誤，IP顯示功能將無法使用",Level.ERROR,e);
				ipFile = null;
			}			
		}
	}
	
	
	/**
	 * 給定一個地點的不完全名字，得到一系列包含s子串的IP范圍記錄
	 * @param s 地點子串
	 * @return 包含IPEntry類型的List
	 */
	public List getIPEntriesDebug(String s) {
	    List<IPEntry> ret = new ArrayList<IPEntry>();
	    long endOffset = ipEnd + 4;
	    for(long offset = ipBegin + 4; offset <= endOffset; offset += IP_RECORD_LENGTH) {
	        // 讀取結束IP偏移
	        long temp = readLong3(offset);
	        // 如果temp不等于-1，讀取IP的地點信息
	        if(temp != -1) {
	            IPLocation ipLoc = getIPLocation(temp);
	            // 判斷是否這個地點里面包含了s子串，如果包含了，添加這個記錄到List中，如果沒有，繼續(xù)
	            if(ipLoc.getCountry().indexOf(s) != -1 || ipLoc.getArea().indexOf(s) != -1) {
	                IPEntry entry = new IPEntry();
	                entry.country = ipLoc.getCountry();
	                entry.area = ipLoc.getArea();
	                // 得到起始IP
	    	        readIP(offset - 4, b4);
	                entry.beginIp = Util.getIpStringFromBytes(b4);
	                // 得到結束IP
	                readIP(temp, b4);
	                entry.endIp = Util.getIpStringFromBytes(b4);
	                // 添加該記錄
	                ret.add(entry);
	            }
	        }
	    }
	    return ret;
	}
	
	public IPLocation getIPLocation(String ip){
		IPLocation location=new IPLocation();
		location.setArea(this.getArea(ip));
		location.setCountry(this.getCountry(ip));
		return location;
	}
	
	/**
	 * 給定一個地點的不完全名字，得到一系列包含s子串的IP范圍記錄
	 * @param s 地點子串
	 * @return 包含IPEntry類型的List
	 */
	public List<IPEntry> getIPEntries(String s) {
	    List<IPEntry> ret = new ArrayList<IPEntry>();
	    try {
	        // 映射IP信息文件到內存中
	        if(mbb == null) {
			    FileChannel fc = ipFile.getChannel();
	            mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, ipFile.length());
	            mbb.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);	            
	        }
            
		    int endOffset = (int)ipEnd;
            for(int offset = (int)ipBegin + 4; offset <= endOffset; offset += IP_RECORD_LENGTH) {
                int temp = readInt3(offset);
                if(temp != -1) {
    	            IPLocation ipLoc = getIPLocation(temp);
    	            // 判斷是否這個地點里面包含了s子串，如果包含了，添加這個記錄到List中，如果沒有，繼續(xù)
    	            if(ipLoc.getCountry().indexOf(s) != -1 || ipLoc.getArea().indexOf(s) != -1) {
    	                IPEntry entry = new IPEntry();
    	                entry.country = ipLoc.getCountry();
    	                entry.area = ipLoc.getArea();
    	                // 得到起始IP
    	    	        readIP(offset - 4, b4);
    	                entry.beginIp = Util.getIpStringFromBytes(b4);
    	                // 得到結束IP
    	                readIP(temp, b4);
    	                entry.endIp = Util.getIpStringFromBytes(b4);
    	                // 添加該記錄
    	                ret.add(entry);
    	            }
                }
            }           
        } catch (IOException e) {
            LogFactory.log("",Level.ERROR,e);
        }
        return ret;
	}

	/**
	 * 從內存映射文件的offset位置開始的3個字節(jié)讀取一個int
	 * @param offset
	 * @return
	 */
	private int readInt3(int offset) {
	    mbb.position(offset);
	    return mbb.getInt() & 0x00FFFFFF;
	}

	/**
	 * 從內存映射文件的當前位置開始的3個字節(jié)讀取一個int
	 * @return
	 */
	private int readInt3() {
	    return mbb.getInt() & 0x00FFFFFF;
	}
	
	/**
	 * 根據(jù)IP得到國家名
	 * @param ip ip的字節(jié)數(shù)組形式
	 * @return 國家名字符串
	 */
	public String getCountry(byte[] ip) {
		// 檢查ip地址文件是否正常
		if(ipFile == null) 
			return Message.bad_ip_file;
		// 保存ip，轉換ip字節(jié)數(shù)組為字符串形式
		String ipStr = Util.getIpStringFromBytes(ip);
		// 先檢查cache中是否已經(jīng)包含有這個ip的結果，沒有再搜索文件
		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();
		}
	}
	
	/**
	 * 根據(jù)IP得到國家名
	 * @param ip IP的字符串形式
	 * @return 國家名字符串
	 */
	public String getCountry(String ip) {
	    return getCountry(Util.getIpByteArrayFromString(ip));
	}
	
	/**
	 * 根據(jù)IP得到地區(qū)名
	 * @param ip ip的字節(jié)數(shù)組形式
	 * @return 地區(qū)名字符串
	 */
	public String getArea(byte[] ip) {
		// 檢查ip地址文件是否正常
		if(ipFile == null) 
			return Message.bad_ip_file;
		// 保存ip，轉換ip字節(jié)數(shù)組為字符串形式
		String ipStr = Util.getIpStringFromBytes(ip);
		// 先檢查cache中是否已經(jīng)包含有這個ip的結果，沒有再搜索文件
		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();
		}
	}
	
	/**
	 * 根據(jù)IP得到地區(qū)名
	 * @param ip IP的字符串形式
	 * @return 地區(qū)名字符串
	 */
	public String getArea(String ip) {
	    return getArea(Util.getIpByteArrayFromString(ip));
	}
	
	/**
	 * 根據(jù)ip搜索ip信息文件，得到IPLocation結構，所搜索的ip參數(shù)從類成員ip中得到
	 * @param ip 要查詢的IP
	 * @return IPLocation結構
	 */
	private IPLocation getIPLocation(byte[] ip) {
		IPLocation info = null;
		long offset = locateIP(ip);
		if(offset != -1)
			info = getIPLocation(offset);
		if(info == null) {
			info = new IPLocation();
			info.setCountry (  Message.unknown_country);
			info.setArea(Message.unknown_area);
		}
		return info;
	}	

	/**
	 * 從offset位置讀取4個字節(jié)為一個long，因為java為big-endian格式，所以沒辦法
	 * 用了這么一個函數(shù)來做轉換
	 * @param offset
	 * @return 讀取的long值，返回-1表示讀取文件失敗
	 */
	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;
		}
	}

	/**
	 * 從offset位置讀取3個字節(jié)為一個long，因為java為big-endian格式，所以沒辦法
	 * 用了這么一個函數(shù)來做轉換
	 * @param offset 整數(shù)的起始偏移
	 * @return 讀取的long值，返回-1表示讀取文件失敗
	 */
	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;
		}
	}	
	
	/**
	 * 從當前位置讀取3個字節(jié)轉換成long
	 * @return 讀取的long值，返回-1表示讀取文件失敗
	 */
	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;
		}
	}
  
	/**
	 * 從offset位置讀取四個字節(jié)的ip地址放入ip數(shù)組中，讀取后的ip為big-endian格式，但是
	 * 文件中是little-endian形式，將會進行轉換
	 * @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) {
		    LogFactory.log("",Level.ERROR,e);
		}
	}
	
	/**
	 * 從offset位置讀取四個字節(jié)的ip地址放入ip數(shù)組中，讀取后的ip為big-endian格式，但是
	 * 文件中是little-endian形式，將會進行轉換
	 * @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;
	}
	
	/**
	 * 把類成員ip和beginIp比較，注意這個beginIp是big-endian的
	 * @param ip 要查詢的IP
	 * @param beginIp 和被查詢IP相比較的IP
	 * @return 相等返回0，ip大于beginIp則返回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;
	}
	
	/**
	 * 把兩個byte當作無符號數(shù)進行比較
	 * @param b1
	 * @param b2
	 * @return 若b1大于b2則返回1，相等返回0，小于返回-1
	 */
	private int compareByte(byte b1, byte b2) {
		if((b1 & 0xFF) > (b2 & 0xFF)) // 比較是否大于
			return 1;
		else if((b1 ^ b2) == 0)// 判斷是否相等
			return 0;
		else 
			return -1;
	}
	
	/**
	 * 這個方法將根據(jù)ip的內容，定位到包含這個ip國家地區(qū)的記錄處，返回一個絕對偏移
	 * 方法使用二分法查找。
	 * @param ip 要查詢的IP
	 * @return 如果找到了，返回結束IP的偏移，如果沒有找到，返回-1
	 */
	private long locateIP(byte[] ip) {
		long m = 0;
		int r;
		// 比較第一個ip項
		readIP(ipBegin, b4);
		r = compareIP(ip, b4);
		if(r == 0) return ipBegin;
		else if(r < 0) return -1;
		// 開始二分搜索
		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);
		}
		// 如果循環(huán)結束了，那么i和j必定是相等的，這個記錄為最可能的記錄，但是并非
		//     肯定就是，還要檢查一下，如果是，就返回結束地址區(qū)的絕對偏移
		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偏移中間位置記錄的偏移
	 * @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;
	}
	
	/**
	 * 給定一個ip國家地區(qū)記錄的偏移，返回一個IPLocation結構
	 * @param offset 國家記錄的起始偏移
	 * @return IPLocation對象
	 */
	private IPLocation getIPLocation(long offset) {
		try {
			// 跳過4字節(jié)ip
			ipFile.seek(offset + 4);
			// 讀取第一個字節(jié)判斷是否標志字節(jié)
			byte b = ipFile.readByte();
			if(b == REDIRECT_MODE_1) {
				// 讀取國家偏移
				long countryOffset = readLong3();
				// 跳轉至偏移處
				ipFile.seek(countryOffset);
				// 再檢查一次標志字節(jié)，因為這個時候這個地方仍然可能是個重定向
				b = ipFile.readByte();
				if(b == REDIRECT_MODE_2) {
					loc.setCountry (  readString(readLong3()));
					ipFile.seek(countryOffset + 4);
				} else
					loc.setCountry ( readString(countryOffset));
				// 讀取地區(qū)標志
				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;
		}
	}	
	
	/**
	 * 給定一個ip國家地區(qū)記錄的偏移，返回一個IPLocation結構，此方法應用與內存映射文件方式
	 * @param offset 國家記錄的起始偏移
	 * @return IPLocation對象
	 */
	private IPLocation getIPLocation(int offset) {
		// 跳過4字節(jié)ip
	    mbb.position(offset + 4);
		// 讀取第一個字節(jié)判斷是否標志字節(jié)
		byte b = mbb.get();
		if(b == REDIRECT_MODE_1) {
			// 讀取國家偏移
			int countryOffset = readInt3();
			// 跳轉至偏移處
			mbb.position(countryOffset);
			// 再檢查一次標志字節(jié)，因為這個時候這個地方仍然可能是個重定向
			b = mbb.get();
			if(b == REDIRECT_MODE_2) {
				loc.setCountry (  readString(readInt3()));
				mbb.position(countryOffset + 4);
			} else
				loc.setCountry (  readString(countryOffset));
			// 讀取地區(qū)標志
			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;
	}
	
	/**
	 * 從offset偏移開始解析后面的字節(jié)，讀出一個地區(qū)名
	 * @param offset 地區(qū)記錄的起始偏移
	 * @return 地區(qū)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 Message.unknown_area;
			else
				return readString(areaOffset);
		} else
			return readString(offset);
	}
	
	/**
	 * @param offset 地區(qū)記錄的起始偏移
	 * @return 地區(qū)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 Message.unknown_area;
			else
				return readString(areaOffset);
		} else
			return readString(offset);
	}
	
	/**
	 * 從offset偏移處讀取一個以0結束的字符串
	 * @param offset 字符串起始偏移
	 * @return 讀取的字符串，出錯返回空字符串
	 */
	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) {			
		    LogFactory.log("",Level.ERROR,e);
		}
		return "";
	}
	
	/**
	 * 從內存映射文件的offset位置得到一個0結尾字符串
	 * @param offset 字符串起始偏移
	 * @return 讀取的字符串，出錯返回空字符串
	 */
	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) {
	        LogFactory.log("",Level.ERROR,e);
	    }
	    return "";	 
	}
}

在實際項目用我使用spring注入IP地址庫文件的名字和所在目錄，并能保證IPSeeker的單一實例。


下面是個工具類，把string和btye數(shù)組之間互相轉換的類。

package com.showtime.IPparse;


import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.StringTokenizer;

import org.apache.log4j.Level;

import  com.showtime.util.LogFactory;



/**
 * 工具類，提供一些方便的方法
 */
public class Util {
	
	private static StringBuilder sb = new StringBuilder();
	/**
     * 從ip的字符串形式得到字節(jié)數(shù)組形式
     * @param ip 字符串形式的ip
     * @return 字節(jié)數(shù)組形式的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) {
          LogFactory.log("從ip的字符串形式得到字節(jié)數(shù)組形式報錯", Level.ERROR, e);
        }
        return ret;
    }
    /**
     * @param ip ip的字節(jié)數(shù)組形式
     * @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();
    }
    
    /**
     * 根據(jù)某種編碼方式將字節(jié)數(shù)組轉換成字符串
     * @param b 字節(jié)數(shù)組
     * @param offset 要轉換的起始位置
     * @param len 要轉換的長度
     * @param encoding 編碼方式
     * @return 如果encoding不支持，返回一個缺省編碼的字符串
     */
    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);
        }
    }
}

下面是個常量值的類，用接口形式來定義省事不少。

package com.showtime.IPparse;

public interface Message {
	String bad_ip_file="IP地址庫文件錯誤";
	String unknown_country="未知國家";
	String unknown_area="未知地區(qū)";
}

一個封裝國家和地區(qū)的實體類

package com.showtime.IPparse;


/** 
 * 
 * @category 用來封裝ip相關信息，目前只有兩個字段，ip所在的國家和地區(qū)
 */

public class IPLocation {
	private String country;
	private String area;
	
	public IPLocation() {
	    country = area = "";
	}
	
	public IPLocation getCopy() {
	    IPLocation ret = new IPLocation();
	    ret.country = country;
	    ret.area = area;
	    return ret;
	}

	public String getCountry() {
		return country;
	}

	public void setCountry(String country) {
		this.country = country;
	}

	public String getArea() {
		return area;
	}

	public void setArea(String area) {
                //如果為局域網(wǎng)，純真IP地址庫的地區(qū)會顯示CZ88.NET,這里把它去掉
		if(area.trim().equals("CZ88.NET")){
			this.area="本機或本網(wǎng)絡";
		}else{
			this.area = area;
		}
	}
}

一下是一個范圍記錄的類

package com.showtime.IPparse;
/**
 * <pre>
 * 一條IP范圍記錄，不僅包括國家和區(qū)域，也包括起始IP和結束IP
 * </pre>
 */
public class IPEntry {
    public String beginIp;
    public String endIp;
    public String country;
    public String area;
    
    /**
     * 構造函數(shù)
     */
    public IPEntry() {
        beginIp = endIp = country = area = "";
    }
}

日志記錄類

package com.showtime.util;

import org.apache.log4j.Level;
import org.apache.log4j.Logger;

/**
 * 
 * 
 * 日志工廠
 */
public class LogFactory {
	private static final Logger logger;
	static {
		logger = Logger.getLogger("stdout");
		logger.setLevel(Level.DEBUG);
	}

	public static void log(String info, Level level, Throwable ex) {
		logger.log(level, info, ex);
	}
	
	public static Level  getLogLevel(){
		return logger.getLevel();
	}

}

下面是測試類

package com.showtime.IPparse;

import junit.framework.TestCase;

public class IPtest extends TestCase {
	
	public void testIp(){
                //指定純真數(shù)據(jù)庫的文件名，所在文件夾
		IPSeeker ip=new IPSeeker("QQWry.Dat","f:/qqwry");
		 //測試IP 58.20.43.13
System.out.println(ip.getIPLocation("58.20.43.13").getCountry()+":"+ip.getIPLocation("58.20.43.13").getArea());
	}
}

當輸出：湖南省長沙市:網(wǎng)通