面試題：請(qǐng)用代碼實(shí)現(xiàn)ip地址與int之間互換？
來(lái)自：Java面試那些事兒
面試官：Ipv4地址可以轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ong類型的數(shù)字知道吧？你寫(xiě)一下這個(gè)轉(zhuǎn)換的代碼。
對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)逐漸模糊的小黃一臉懵逼，畢竟工作中很少會(huì)用到，只記得ip地址和整數(shù)是可以相互轉(zhuǎn)換的，但是從來(lái)沒(méi)有自己實(shí)現(xiàn)過(guò)。于是在大腦中飛速計(jì)算。過(guò)了一會(huì)，思路出現(xiàn)了：ip 地址分為四段，每段都是 0~255 之間的數(shù)，每段可以用 8 位來(lái)裝下它，4x8=32位，也就是可以將ip地址轉(zhuǎn)為 32 位的整數(shù)。咦？面試官居然讓轉(zhuǎn)成 Long，但是 Long 有 64 位啊！一個(gè) int 就搞定了，為什么要轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ong呢？但是自己沒(méi)實(shí)現(xiàn)過(guò)，心里沒(méi)底，再一犯嘀咕，然后回答不出來(lái)。面試沒(méi)通過(guò)。
之后小黃一直心心念念這個(gè)問(wèn)題，回來(lái)立馬自己寫(xiě)了代碼實(shí)現(xiàn)了一下，果然是 int 就搞定了，之前的思路一點(diǎn)都沒(méi)錯(cuò)！
面試有時(shí)考驗(yàn)的不只是技術(shù)，還有自信心。
解決
IP地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，通常被分割為4個(gè)“8位二進(jìn)制數(shù)”（也就是4個(gè)字節(jié)）。IP地址通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之間的十進(jìn)制整數(shù)。例：點(diǎn)分十進(jìn)IP地址（100.4.5.6），實(shí)際上是32位二進(jìn)制數(shù)（01100100.00000100.00000101.00000110）。–《百度百科》
也就是說(shuō)，ip 地址本身就是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，只是通常被以 a.b.c.d 的形式表示而已。原理在這，解決也就容易得很了。
那么為什么要將 ip 轉(zhuǎn)為數(shù)字呢？其實(shí)就是時(shí)間換空間的一種方式。String類型的ip占用 7 (如0.0.0.0) 到 15 (如 255.255.255.255) 個(gè)字節(jié)，而 int 只需要 4 個(gè)字節(jié)！
那么要如何轉(zhuǎn)換呢？
ip 字符串轉(zhuǎn)換為 int
我們用位運(yùn)算，只需 7 行代碼，即可實(shí)現(xiàn)。
/*** 將 ip 字符串轉(zhuǎn)換為 int 類型的數(shù)字* <p>* 思路就是將 ip 的每一段數(shù)字轉(zhuǎn)為 8 位二進(jìn)制數(shù)，并將它們放在結(jié)果的適當(dāng)位置上** @param ipString ip字符串，如 127.0.0.1* @return ip字符串對(duì)應(yīng)的 int 值*/public static int ip2Int(String ipString) {// 取 ip 的各段String[] ipSlices = ipString.split("\\.");int rs = 0;for (int i = 0; i < ipSlices.length; i++) {// 將 ip 的每一段解析為 int，并根據(jù)位置左移 8 位int intSlice = Integer.parseInt(ipSlices[i]) << 8 * i;// 求與rs = rs | intSlice;}return rs;}
有一個(gè)技巧，就是 或運(yùn)算。就是將每段的 int 值左移到恰當(dāng)?shù)奈恢煤蟾４娼Y(jié)果的 int 值進(jìn)行或運(yùn)算。
以 255.255.255.255 這個(gè)地址為例，上面的或運(yùn)算過(guò)程如下。
00000000 00000000 00000000 0000000000000000 00000000 00000000 11111111------------或運(yùn)算------------00000000 00000000 00000000 1111111100000000 00000000 11111111 00000000------------或運(yùn)算------------00000000 00000000 11111111 1111111100000000 11111111 00000000 00000000------------或運(yùn)算------------00000000 11111111 11111111 1111111111111111 00000000 00000000 00000000-----------最終結(jié)果------------11111111 11111111 11111111 11111111
那么如何將 int 再轉(zhuǎn)為字符串的表示法呢？
int 位轉(zhuǎn)換為 ip 字符串
其實(shí)也很簡(jiǎn)單，思路是一樣的，將 int 值的 32 位分為 4 個(gè) 8 位數(shù)字，然后這 4 個(gè) 8 位的數(shù)字用 0~255 的數(shù)字進(jìn)行表示，用點(diǎn)號(hào)分隔即可。我們也基于位運(yùn)算，7 行代碼即可實(shí)現(xiàn)。
/*** 將 int 轉(zhuǎn)換為 ip 字符串** @param ipInt 用 int 表示的 ip 值* @return ip字符串，如 127.0.0.1*/public static String int2Ip(int ipInt) {String[] ipString = new String[4];for (int i = 0; i < 4; i++) {// 每 8 位為一段，這里取當(dāng)前要處理的最高位的位置int pos = i * 8;// 取當(dāng)前處理的 ip 段的值int and = ipInt & (255 << pos);// 將當(dāng)前 ip 段轉(zhuǎn)換為 0 ~ 255 的數(shù)字，注意這里必須使用無(wú)符號(hào)右移ipString[i] = String.valueOf(and >>> pos);}return String.join(".", ipString);}
這里使用與運(yùn)算來(lái)取每次處理的 ip 片段。取最高的 8 位時(shí)，涉及到符號(hào)的處理，因此在將每段 8 位轉(zhuǎn)為 0~255 的數(shù)字時(shí)必須使用無(wú)符號(hào)右移運(yùn)算，否則最后處理的部分因?yàn)榉?hào)問(wèn)題會(huì)不準(zhǔn)確。
測(cè)試一下
我們拿一組 ip 地址來(lái)測(cè)試一下。
public static void main(String[] args) {String[] ips4Test = new String[]{"0.0.0.0", "127.0.0.1","192.168.1.1", "255.0.0.255", "255.255.255.255"};for (String ip : ips4Test) {test(ip);}}public static void test(String ip) {int ipInt = ip2Int(ip);String ipString = int2Ip(ipInt);System.out.println("用于測(cè)試的ip地址: " + ip + ", int表示: " + ipInt + ", 二進(jìn)制: " + Long.toBinaryString(ipInt)+ ", 轉(zhuǎn)回String: " + ipString + "，與測(cè)試 ip 地址是否相等: " + ip.equals(ipString));}
輸出結(jié)果如下。
用于測(cè)試的ip地址: 0.0.0.0, int表示: 0, 二進(jìn)制: 0, 轉(zhuǎn)回String: 0.0.0.0，與測(cè)試 ip 地址是否相等: true用于測(cè)試的ip地址: 127.0.0.1, int表示: 16777343, 二進(jìn)制: 1000000000000000001111111, 轉(zhuǎn)回String: 127.0.0.1，與測(cè)試 ip 地址是否相等: true用于測(cè)試的ip地址: 192.168.1.1, int表示: 16885952, 二進(jìn)制: 1000000011010100011000000, 轉(zhuǎn)回String: 192.168.1.1，與測(cè)試 ip 地址是否相等: true用于測(cè)試的ip地址: 255.0.0.255, int表示: -16776961, 二進(jìn)制: 1111111111111111111111111111111111111111000000000000000011111111, 轉(zhuǎn)回String: 255.0.0.255，與測(cè)試 ip 地址是否相等: true用于測(cè)試的ip地址: 255.255.255.255, int表示: -1, 二進(jìn)制: 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111, 轉(zhuǎn)回String: 255.255.255.255，與測(cè)試 ip 地址是否相等: true
注意，這里相互轉(zhuǎn)換的算法是配套的，不同的轉(zhuǎn)換算法計(jì)算的 int 值可能會(huì)不一樣，因?yàn)殡m然都是處理 ip 的 4 個(gè)部分，但是它們的結(jié)合順序可以不一樣，因此以怎樣的順序搭配轉(zhuǎn)為 int，就應(yīng)該以相同的順序解析為 String。
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