Java 將 IP 字符串轉換為長整型的標準實現

IPv4 地址字符串（如 "192.168.1.1"）轉換為 32 位長整型，便於數據庫存儲、範圍查詢、位運算處理。本文提供帶格式校驗的標準實現。

核心實現

/**
 * IP 字符串轉長整型（大端序/網絡字節序）
 * @param ip 標準 IPv4 格式，如 "192.168.1.1"
 * @return 32 位無符號整數值（Java long 承載）
 * @throws IllegalArgumentException 格式非法
 */
public static long ip2Long(final String ip) {
    if (ip == null || ip.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("IP 不能為空");
    }
    
    // 正則校驗：四段 1-3 位數字，每段 0-255（此處僅校驗格式，數值範圍由 parseLong 隱含）
    if (!ip.matches("(\\d{1,3}\\.){3}\\d{1,3}")) {
        throw new IllegalArgumentException("[" + ip + "] 不是有效的 IPv4 地址格式");
    }
    
    String[] octets = ip.split("\\.");
    return ((Long.parseLong(octets[0]) & 0xFFL) << 24) |
           ((Long.parseLong(octets[1]) & 0xFFL) << 16) |
           ((Long.parseLong(octets[2]) & 0xFFL) << 8)  |
           ((Long.parseLong(octets[3]) & 0xFFL));
}

關鍵點解析

• 掩碼 & 0xFFL： 防止負數擴展符號位，確保每段視為無符號 8 位
• 左移組合： 高位在前（大端序），符合網絡字節序標準
• 位或 | 合併： 無進位干擾，等價於加法但語義更清晰
• 返回 long： Java 無無符號 int，用 long 承載 0 ~ 4,294,967,295

數值範圍校驗增強版

public static long ip2LongStrict(String ip) {
    String[] octets = ip.split("\\.");
    if (octets.length != 4) throw new IllegalArgumentException("IP 段數不為 4");
    
    long result = 0;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        int val = Integer.parseInt(octets[i]);
        if (val < 0 || val > 255) {
            throw new IllegalArgumentException("IP 段超出範圍: " + val);
        }
        result = (result << 8) | (val & 0xFF);
    }
    return result;
}

反向轉換（長整型 → IP 字符串）

public static String long2Ip(long ip) {
    return ((ip >> 24) & 0xFF) + "." +
           ((ip >> 16) & 0xFF) + "." +
           ((ip >> 8) & 0xFF) + "." +
           (ip & 0xFF);
}

應用場景

• MySQL INT UNSIGNED 存儲 IP，索引範圍查詢：WHERE ip_num BETWEEN ip2Long('192.168.1.0') AND ip2Long('192.168.1.255')
• Redis 有序集合 ZSET 以 IP 長整型為 score，實現 IP 段排序
• 位運算快速判斷子網包含：(ip & mask) == network
• 日誌分析、流量統計、地理位置映射的高性能 Key

性能提示

高頻調用可避免正則與分割開銷，手寫解析循環：

public static long ip2LongFast(String ip) {
    long result = 0;
    int val = 0;
    for (char c : ip.toCharArray()) {
        if (c == '.') {
            result = (result << 8) | val;
            val = 0;
        } else {
            val = val * 10 + (c - '0');
        }
    }
    return (result << 8) | val; // 最後一段
}