Java实现DNS解析器教程详解

本文档详细介绍了如何利用 Java 和 dnsjava 库构建一个自定义的 DNS 主机名解析器。针对需要指定特定 DNS 服务器或实现复杂解析逻辑的场景，本文将指导开发者绕过 `java.net.InetAddress` 的默认解析方式，深入 DNS 解析原理。通过引入 dnsjava 依赖，并实现 `HostResolver` 接口，开发者可以轻松地进行 DNS 查询和解析操作。文章提供了完整的代码示例，展示了如何创建 `DNSJavaHostResolver` 类，并将其集成到 `HostResolutionRequestInterceptor` 中，实现自定义的主机名解析。此外，还强调了异常处理、缓存以及 DNS 服务器选择等关键注意事项，帮助开发者构建稳定可靠的 DNS 解析器。

本文档旨在指导开发者如何使用 Java 构建一个基于 DNS 服务器连接的主机名解析器。由于直接使用 java.net.DatagramSocket 实现较为复杂，我们将介绍如何利用 dnsjava 库来简化开发流程，并提供完整的代码示例和集成方法。通过本文，你将能够理解 DNS 解析的基本原理，并掌握在 Java 中实现自定义主机名解析器的关键步骤。

1. 概述

域名系统（DNS）是将域名转换为 IP 地址的关键基础设施。在 Java 中，虽然可以使用 java.net.InetAddress 类进行主机名解析，但在某些场景下，可能需要自定义 DNS 解析过程，例如指定特定的 DNS 服务器或实现更复杂的解析逻辑。

2. 为什么选择 dnsjava 库

直接使用 java.net.DatagramSocket 构建 DNS 客户端需要处理复杂的 DNS 协议细节，包括消息格式、查询类型、响应解析等。dnsjava 库提供了一个高级 API，封装了这些底层细节，使得开发者可以更方便地进行 DNS 查询和解析操作。

3. 添加 dnsjava 依赖

首先，需要在项目中添加 dnsjava 库的依赖。如果使用 Maven，可以在 pom.xml 文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>dnsjava</groupId>
    <artifactId>dnsjava</artifactId>
    <version>3.5.2</version>
</dependency>

如果使用 Gradle，可以在 build.gradle 文件中添加以下依赖：

dependencies {
    implementation 'dnsjava:dnsjava:3.5.2'
}

请确保使用最新版本的 dnsjava 库。

4. 实现 HostResolver 接口

为了集成到现有的主机名解析框架（如 Burningwave 的 HostResolutionRequestInterceptor），我们需要实现 HostResolver 接口。以下是一个使用 dnsjava 库实现的 DNSJavaHostResolver 类的示例：

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Supplier;

import org.burningwave.tools.net.HostResolver;
import org.xbill.DNS.AAAARecord;
import org.xbill.DNS.ARecord;
import org.xbill.DNS.Name;
import org.xbill.DNS.Record;
import org.xbill.DNS.ReverseMap;
import org.xbill.DNS.SimpleResolver;
import org.xbill.DNS.TextParseException;
import org.xbill.DNS.Type;
import org.xbill.DNS.PTRRecord;
import org.xbill.DNS.lookup.LookupResult;
import org.xbill.DNS.lookup.LookupSession;

public class DNSJavaHostResolver implements HostResolver {

    private LookupSession lookupSession;

    public DNSJavaHostResolver(String dNSServerIP) {
        try {
            lookupSession = LookupSession.builder().resolver(
                new SimpleResolver(InetAddress.getByName(dNSServerIP))
            ).build();
        } catch (UnknownHostException exc) {
            sneakyThrow(exc);
        }
    }

    @Override
    public Collection<InetAddress> getAllAddressesForHostName(Map<String, Object> argumentsMap) {
        Collection<InetAddress> hostInfos = new ArrayList<>();
        String hostName = (String)getMethodArguments(argumentsMap)[0];
        findAndProcessHostInfos(
            () -> {
                try {
                    return Name.fromString(hostName.endsWith(".") ? hostName : hostName + ".");
                } catch (TextParseException exc) {
                    return sneakyThrow(exc);
                }
            },
            record -> {
                if (record instanceof ARecord) {
                    hostInfos.add(((ARecord)record).getAddress());
                } else if (record instanceof AAAARecord) {
                    hostInfos.add(((AAAARecord)record).getAddress());
                }
            },
            Type.A, Type.AAAA
        );
        return hostInfos;
    }


    @Override
    public Collection<String> getAllHostNamesForHostAddress(Map<String, Object> argumentsMap) {
        Collection<String> hostNames = new ArrayList<>();
        byte[] addressAsByteArray = (byte[])getMethodArguments(argumentsMap)[0];
        findAndProcessHostInfos(
            () ->
                ReverseMap.fromAddress(addressAsByteArray),
            record ->
                hostNames.add(((PTRRecord)record).getTarget().toString(true)),
            Type.PTR
        );
        return hostNames;
    }

    private void findAndProcessHostInfos(
        Supplier<Name> nameSupplier,
        Consumer<Record> recordProcessor,
        int... types
    ) {
        Collection<CompletableFuture<LookupResult>> hostInfoRetrievers = new ArrayList<>();
        for (int type : types) {
            hostInfoRetrievers.add(
                lookupSession.lookupAsync(nameSupplier.get(), type).toCompletableFuture()
            );
        }
        hostInfoRetrievers.stream().forEach(hostNamesRetriever -> {
            try {
                List<Record> records = hostNamesRetriever.join().getRecords();
                if (records != null) {
                    for (Record record : records) {
                        recordProcessor.accept(record);
                    }
                }
            } catch (Throwable exc) {
                // Handle exceptions appropriately, e.g., log the error.
            }
        });
    }

    private <T> T sneakyThrow(Throwable exc) {
        throwException(exc);
        return null;
    }


    private <E extends Throwable> void throwException(Throwable exc) throws E {
        throw (E)exc;
    }

}

代码解释：

• 构造函数： 接受 DNS 服务器的 IP 地址作为参数，并使用 SimpleResolver 创建一个 LookupSession 对象。
• getAllAddressesForHostName 方法： 接受主机名作为参数，使用 dnsjava 库查询 A 记录（IPv4 地址）和 AAAA 记录（IPv6 地址），并将结果转换为 InetAddress 对象的集合。
• getAllHostNamesForHostAddress 方法： 接受 IP 地址作为参数，使用 dnsjava 库查询 PTR 记录（反向 DNS 记录），并将结果转换为主机名字符串的集合。
• findAndProcessHostInfos 方法： 这是一个辅助方法，用于执行 DNS 查询并处理结果。它接受一个 Name 供应商（用于提供查询的域名），一个 Record 处理器（用于处理查询结果），以及一个或多个查询类型。
• sneakyThrow 和 throwException 方法： 这两个方法用于抛出未经检查的异常，简化异常处理。

5. 集成到 HostResolutionRequestInterceptor

以下代码展示了如何将 DNSJavaHostResolver 集成到 HostResolutionRequestInterceptor 中：

import org.burningwave.tools.net.DefaultHostResolver;
import org.burningwave.tools.net.HostResolutionRequestInterceptor;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class Example {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        HostResolutionRequestInterceptor.INSTANCE.install(
            new DNSJavaHostResolver("208.67.222.222"),//Open DNS server
            new DNSJavaHostResolver("208.67.222.220"),//Open DNS server
            DefaultHostResolver.INSTANCE
        );
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("stackoverflow.com");
        System.out.println(inetAddress);
    }
}

代码解释：

• 首先，创建 DNSJavaHostResolver 的实例，并指定 DNS 服务器的 IP 地址（这里使用了 OpenDNS 的服务器）。
• 然后，使用 HostResolutionRequestInterceptor.INSTANCE.install 方法将 DNSJavaHostResolver 安装到主机名解析拦截器中。
• 最后，可以使用 InetAddress.getByName 方法进行主机名解析，此时会使用 DNSJavaHostResolver 进行 DNS 查询。

6. 注意事项

• 异常处理： 在实际应用中，需要对 DNS 查询过程中可能出现的异常进行适当的处理，例如网络连接错误、DNS 服务器未响应等。
• 缓存： 为了提高性能，可以考虑对 DNS 查询结果进行缓存。
• DNS 服务器选择： 选择可靠的 DNS 服务器非常重要。可以使用公共 DNS 服务器（如 Google Public DNS、Cloudflare DNS），也可以使用自定义的 DNS 服务器。
• PTR Record: 确保你的 DNS 服务器配置了正确的 PTR 记录，否则 getAllHostNamesForHostAddress 方法可能无法正常工作。

7. 总结

本文介绍了如何使用 dnsjava 库在 Java 中构建一个基于 DNS 服务器连接的主机名解析器。通过使用 dnsjava 库，可以简化 DNS 查询和解析的开发过程，并实现自定义的 DNS 解析逻辑。希望本文能够帮助你理解 DNS 解析的基本原理，并掌握在 Java 中实现自定义主机名解析器的关键步骤。

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