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Java 實現 MAC 地址區間遍歷與統計的完整方案

編輯：Java 相關知識

核心思路：MAC 即 48 位整數

MAC 地址（如 00:1A:2B:3C:4D:5E）本質是 48 位無符號整數。去掉冒號後按十六進制解析為 long，即可用數值運算實現區間遍歷、計數、比較，避免字符串處理的低效與易錯。

工具類：MacAddressUtils

public final class MacAddressUtils {
    private MacAddressUtils() {}

    /** 標準化 MAC：大寫、五個冒號、兩位一組 */
    public static String normalize(String mac) {
        String hex = mac.replaceAll("[:-]", "").toUpperCase();
        if (hex.length() != 12) throw new IllegalArgumentException("Invalid MAC: " + mac);
        StringBuilder sb = new StringBuilder(17);
        for (int i = 0; i < 12; i += 2) {
            if (i > 0) sb.append(':');
            sb.append(hex, i, i + 2);
        }
        return sb.toString();
    }

    /** MAC → long */
    public static long toLong(String mac) {
        return Long.parseLong(mac.replaceAll("[:-]", ""), 16);
    }

    /** long → 標準 MAC */
    public static String fromLong(long value) {
        return String.format("%012X", value)
                .replaceAll("(.{2})", "$1:")
                .replaceAll(": $", ""); // 移除末尾冒號
    }

    /** 區間遍歷（含邊界） */
    public static void forEachInRange(String startMac, String endMac, Consumer<String> action) {
        long start = toLong(normalize(startMac));
        long end   = toLong(normalize(endMac));
        if (start > end) throw new IllegalArgumentException("start > end");
        for (long i = start; i <= end; i++) {
            action.accept(fromLong(i));
        }
    }

    /** 區間總數 */
    public static long countInRange(String startMac, String endMac) {
        return toLong(normalize(endMac)) - toLong(normalize(startMac)) + 1;
    }
}

使用示例

public static void main(String[] args) {
    String start = "00:1A:2B:00:00:00";
    String end   = "00:1A:2B:00:00:0F";

    System.out.println("總數：" + MacAddressUtils.countInRange(start, end)); // 16

    System.out.println("遍歷：");
    MacAddressUtils.forEachInRange(start, end, System.out::println);
    /* 輸出：
    00:1A:2B:00:00:00
    00:1A:2B:00:00:01
    ...
    00:1A:2B:00:00:0F
    */
}

進階：分批處理大區間

百萬級區間單線程遍歷耗時，可結合 Spliterator 並行流：

public static Stream<String> parallelRange(String startMac, String endMac) {
    long start = toLong(normalize(startMac));
    long end   = toLong(normalize(endMac));
    return LongStream.rangeClosed(start, end)
                     .parallel()
                     .mapToObj(MacAddressUtils::fromLong);
}

// 並行批量入庫示例
parallelRange(start, end)
    .collect(Collectors.groupingBy(s -> s.hashCode() % 10)) // 簡單分桶
    .values().parallelStream()
    .forEach(batch -> jdbcTemplate.batchUpdate(sql, batch));

避坑指南

坑點	後果	對策
輸入格式不統一（大小寫、分隔符）	解析異常或結果錯誤	統一 `normalize()` 預處理
跨 OUI 區間（前 3 字節不同）	遍歷出無效 MAC	按 OUI 拆分多個子區間
超長區間導致 OOM/超時	服務不可用	分批、異步、並行流、斷點續傳
忽略 MAC 組播/本地管理位	生成保留地址	業務層校驗第 1 字節第 2 位（U/L bit）