前幾天，阿粉的一個朋友去面試，他回來告訴我，面試官問他 IP 地址是怎么存在數(shù)據(jù)庫的?他當(dāng)時也沒多想，直接就回答的存字符串啊(心想：這么簡單的問題，怕不是看不起我吧)

前面這段權(quán)當(dāng)看看，畢竟 IP地址 本來就是一個字符串，存放在數(shù)據(jù)庫作為字符穿類型，也是無可厚非的。但是，阿粉我可是一個喜歡換位思考的人，站在面試官的角度，你覺得我會問這么一個低級的問題么?那么檔案當(dāng)然是否定的。所以，面試官想知道的是你對這個問題會不會有深度思考，從此來一定程度的判斷你在平常的開發(fā)中只是一個單純的 "搬磚" 的碼農(nóng)，還是一個有靈魂的 Coder 。

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序言

針對這個問題，首先聲明一下，將 IP地址 以字符串的形式保存在數(shù)據(jù)庫是完全沒問題的。那么你可能就有疑問了?既然沒問題，那你還在這里瞎比比什么呢?

雖然，這是一個前后矛盾的話題，但是除了存字符串以外，我們還有其他的存儲方式。例如比較常用的，將 IP地址 存成 int 型的數(shù)據(jù)，這種存儲方式雖然實現(xiàn)起來不復(fù)雜，但是能想到該方法，也從一定程度上表明了你是一個善于思考，對數(shù)據(jù)底層基礎(chǔ)把握的比較到位。

因為一個 int 型的數(shù)據(jù)占 4 個字節(jié)，每個字節(jié) 8 位，其范圍就是 0~(2^8-1)，而 ipv4地址 可以分成4段，每段的范圍是 0~255 剛剛好能存下，所以將其稍稍轉(zhuǎn)換，就巧妙的將 IP地址 用最小的空間存在了數(shù)據(jù)庫中(接下來的描述若無特殊說明，則都是指的 ipv4地址)。可能你會覺得這個小小的改變沒有什么關(guān)系，但是當(dāng)數(shù)據(jù)量越來越多的時候，15個字節(jié)和4個字節(jié)相差的數(shù)據(jù)量會讓你吃驚。所以在設(shè)計數(shù)據(jù)庫的時候，字段類型用合適的，夠用就行，能省則省。

正如在《高性能MySQL 第3版》第4.1.7節(jié)時，作者建議當(dāng)存儲IPv4地址時，應(yīng)該使用32位的無符號整數(shù)(UNSIGNED INT)來存儲IP地址，而不是使用字符串的原理一樣。

相對字符串存儲，使用無符號整數(shù)來存儲有如下的好處：

• 節(jié)省空間，不管是數(shù)據(jù)存儲空間，還是索引存儲空間
• 便于使用范圍查詢(BETWEEN...AND)，且效率更高

通常，在保存IPv4地址時，一個IPv4最小需要7個字符，最大需要15個字符，所以，使用VARCHAR(15)即可。MySQL在保存變長的字符串時，還需要額外的一個字節(jié)來保存此字符串的長度。而如果使用無符號整數(shù)來存儲，只需要4個字節(jié)即可。另外還可以使用4個字段分別存儲IPv4中的各部分，但是通常這不管是存儲空間和查詢效率應(yīng)該都不是很高(雖然有的場景適合使用這種方式存儲)。不過使用無符號整數(shù)來存儲也有不便于閱讀和需要手動轉(zhuǎn)換的缺點。

工具類實現(xiàn)轉(zhuǎn)換

而要實現(xiàn)將IP地址存儲成 int 型保存在數(shù)據(jù)庫中，一種是通過java代碼中的 移位操作 和 & 計算得到相應(yīng)的值：

package com.java.mmzsit; 
 
/** 
 * @author ：mmzsblog 
 * @description：Ipv4地址的轉(zhuǎn)換 
 * @date ：2020/5/27 22:43 
 */ 
public class Ipv4Covert { 
    public static void main(String[] args) { 
        String ip = "10.108.149.219"; 
 
        // step1: 分解IP字符串，并對應(yīng)寫對字節(jié)數(shù)組 
        byte[] ip1 = ipToBytes(ip); 
 
        // step2: 對字節(jié)數(shù)組里的每個字節(jié)進行左移位處理，分別對應(yīng)到整型變量的4個字節(jié) 
        int ip2 = bytesToInt(ip1); 
        System.out.println("整型ip ----> " + ip2); 
 
        // step3: 對整型變量進行右位移處理，恢復(fù)IP字符串 
        String ip3 = intToIp(ip2); 
        System.out.println("字符串ip---->" + ip3); 
 
    } 
 
     
    /** 
     * 把IP地址轉(zhuǎn)化為int 
     * @param ipAddr 
     * @return int 
     */ 
    public static byte[] ipToBytesByReg(String ipAddr) { 
        byte[] ret = new byte[4]; 
        try { 
            String[] ipArr = ipAddr.split("\\."); 
            ret[0] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[0]) & 0xFF); 
            ret[1] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[1]) & 0xFF); 
            ret[2] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[2]) & 0xFF); 
            ret[3] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[3]) & 0xFF); 
            return ret; 
        } catch (Exception e) { 
            throw new IllegalArgumentException(ipAddr + " is invalid IP"); 
        } 
 
    } 
 
 
 
    /** 
     * 第一步，把IP地址分解為一個btye數(shù)組 
     */ 
    public static byte[] ipToBytes(String ipAddr) { 
        // 初始化字節(jié)數(shù)組，定義長度為4 
        byte[] ret = new byte[4]; 
        try { 
            String[] ipArr = ipAddr.split("\\."); 
            // 將字符串?dāng)?shù)組依次寫入字節(jié)數(shù)組 
            ret[0] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[0])); 
            ret[1] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[1])); 
            ret[2] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[2])); 
            ret[3] = (byte) (Integer.parseInt(ipArr[3])); 
            return ret; 
        } catch (Exception e) { 
            throw new IllegalArgumentException("invalid IP : " + ipAddr); 
        } 
    } 
 
    /** 
     * 根據(jù)位運算把 byte[] -> int 
     * 原理：將每個字節(jié)強制轉(zhuǎn)化為8位二進制碼，然后依次左移8位，對應(yīng)到Int變量的4個字節(jié)中 
     */ 
    public static int bytesToInt(byte[] bytes) { 
        // 先移位后直接強轉(zhuǎn)的同時指定位數(shù) 
        int addr = bytes[3] & 0xFF; 
        addr |= ((bytes[2] << 8) & 0xFF00); 
        addr |= ((bytes[1] << 16) & 0xFF0000); 
        addr |= ((bytes[0] << 24) & 0xFF000000); 
        return addr; 
    } 
 
    /** 
     * 把int->string地址 
     * 
     * @param ipInt 
     * @return String 
     */ 
    public static String intToIp(int ipInt) { 
        // 先強轉(zhuǎn)二進制，再進行移位處理 
        return new StringBuilder() 
                // 右移3個字節(jié)（24位），得到IP地址的第一段也就是byte[0],為了防止符號位是1也就是負數(shù)，最后再一次& 0xFF 
                .append(((ipInt & 0xFF000000) >> 24) & 0xFF).append('.') 
                .append((ipInt & 0xFF0000) >> 16).append('.') 
                .append((ipInt & 0xFF00) >> 8).append('.') 
                .append((ipInt & 0xFF)) 
                .toString(); 
    } 
} 

其實這是一種二進制的思維，也是計算技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制，雖然平時用的不多，但是熟練掌握后，有助于加強我們對機器語言的理解和提升我們的編碼水平，特別是面對資源緊張(運存)的場景時，有助于我們分析和優(yōu)化問題。

數(shù)據(jù)庫函數(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)換

另一種方式就是通過數(shù)據(jù)庫自帶的函數(shù) INET_ATON 和 INET_NTOA 進行轉(zhuǎn)化：

mysql> SELECT INET_ATON('192.168.0.1'); 
+--------------------------+ 
| INET_ATON('192.168.0.1') | 
+--------------------------+ 
|               3232235521 | 
+--------------------------+ 
1 row in set 
 
mysql> SELECT INET_NTOA(3232235521);   
+-----------------------+ 
| INET_NTOA(3232235521) | 
+-----------------------+ 
| 192.168.0.1           | 
+-----------------------+ 
1 row in set 

如果是 IPv6地址 的話，則使用函數(shù) INET6_ATON 和 INET6_NTOA 進行轉(zhuǎn)化：

mysql> SELECT HEX(INET6_ATON('1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B')); 
 
+----------------------------------------------+ 
| HEX(INET6_ATON('1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B')) | 
+----------------------------------------------+ 
| 1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B             | 
+----------------------------------------------+ 
1 row in set 
 
mysql> SELECT INET6_NTOA(UNHEX('1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B'));  
+-------------------------------------------------------+ 
| INET6_NTOA(UNHEX('1030000000000000C9B4FF1248AA1A2B')) | 
+-------------------------------------------------------+ 
| 1030::c9b4:ff12:48aa:1a2b                             | 
+-------------------------------------------------------+ 
1 row in set 

然后數(shù)據(jù)庫定義為 varbinary 類型，分配 128bits 空間(因為 ipv6采用的是128bits，16個字節(jié));或者定義為 char 類型，分配 32bits 空間。

用數(shù)據(jù)庫的函數(shù)的話，只需要在 IP地址 入庫時，稍稍做一下轉(zhuǎn)換即可，方便快捷；而且到了這里，你不覺得將IP地址轉(zhuǎn)換成數(shù)字存儲是一種不錯的選擇么，畢竟數(shù)據(jù)庫都幫我們考慮到了這一點，也間接性的證明了這的確是一種可行、并且不錯的存儲方式。