new IO學習筆記(二)之字節存放順序

細談字節存放順序問題：

字節序，又稱端序，尾序，英文：Endianness。在計算機科學領域中，字節序是指存放多字節數據的字節（byte）的順序，典型的情況是整數在內存中的存放方式和網絡傳輸的傳輸順序。Endianness有時候也可以用指位序（bit）。

一般而言，字節序指示了一個UCS-2字符的哪個字節存儲在低地址。如果LSByte在MSByte的前麵，即LSB為低地址，則該字節序是小端序；反之則是大端序。在網絡編程中，字節序是一個必須被考慮的因素，因為不同的處理器體係可能采用不同的字節序。在多平台的代碼編程中，字節序可能會導致難以察覺的bug。

處理器體係：

x86，MOS Technology 6502，Z80，VAX，PDP-11等處理器為Little endian。
Motorola 6800，Motorola 68000，PowerPC 970，System/370，SPARC（除V9外）等處理器為Big endian
ARM, PowerPC (除PowerPC 970外), DEC Alpha, SPARC V9, MIPS, PA-RISC and IA64的字節序是可配置的。

網絡序

網絡傳輸一般采用大端序，也被稱之為網絡字節序，或網絡序。IP協議中定義大端序為網絡字節序。

伯克利socket API定義了一組轉換函數，用於16和32bit整數在網絡序和本機字節序之間的轉換。htonl，htons用於本機序轉換到網絡序；ntohl，ntohs用於網絡序轉換到本機序。

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代碼段一：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(new byte[10]);

buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));

打印結果：

[0, 97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101]
----------------------------------------------
[0, 97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101]
----------------------------------------------
[97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101, 0]

*************************************************************************************************************************

代碼段二：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(new byte[10]);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
//buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));

打印結果：

[0, 97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101]
----------------------------------------------
[0, 97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101]
----------------------------------------------
[0, 97, 0, 98, 0, 99, 0, 100, 0, 101]

***********************************************************************************************************************

代碼段三：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(new byte[10]);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
buf.asCharBuffer().put("abcde");
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));
System.out.println("----------------------------------------------");

buf.rewind();
buf.asCharBuffer().put("abcde");
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
System.out.println(Arrays.toString(buf.array()));

打印結果：

綜合以上調試結果分析得知：

ByteBuffer order(ByteOrder bo) 修改此緩衝區的字節順序。

當我們調用這一方法時，必須首先用order(ByteOrder bo)方法設置字節的排放次序，然後再向緩衝中存入相應的值，這個時候才能得到我們想要的結果(字節的存放順序是根據CPU的不同而不同)。

代碼段四：

public static void long2Byte(long num) {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(new byte[8]);
buf.asLongBuffer().put(num);
System.out.println("默認的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n當前字節存放方式："+buf.order());
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buf.asLongBuffer().put(num);
System.out.println("改後的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n改後字節存放方式："+buf.order());

}

打印結果：傳入參數為：8L

默認的字節存放順序:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 126]
當前字節存放方式：BIG_ENDIAN
改後的字節存放順序:[126, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
改後字節存放方式：LITTLE_ENDIAN

******************************************************************************************************************************

代碼段五：

buf.asLongBuffer().put(num);
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
System.out.println("改後的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n改後字節存放方式："+buf.order());

}

打印結果：傳入參數為：8L

默認的字節存放順序:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 126]
當前字節存放方式：BIG_ENDIAN
改後的字節存放順序:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 126]
改後字節存放方式：LITTLE_ENDIAN

代碼段六：

/*
* long 與byte[]之間的轉換
*/
public static byte[] long2Byte(long num) {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(new byte[8]);
buf.asLongBuffer().put(num);
System.out.println("默認的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n當前字節存放方式："+buf.order());
buf.rewind();
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buf.asLongBuffer().put(num);
System.out.println("改後的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n改後字節存放方式："+buf.order());
byte[] array = Arrays.copyOfRange(buf.array(), 0, 2);//將當前8字節數組截取位2個字節長度
return array;
}

public static long byte2Long(byte[] b) {
byte[] copyOf = Arrays.copyOf(b, 8); //將2個字節長度的數組還原成8個長度的數組
ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(copyOf);
System.out.println("默認的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n當前字節存放方式："+buf.order());
buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
System.out.println("改後的字節存放順序:"+Arrays.toString(buf.array()) +"\n改後字節存放方式："+buf.order());
return buf.asLongBuffer().get();
}

測試：

public static void main(String[] args) {
byte[] b = ConvertUtils.long2Byte(126);
System.out.println(Arrays.toString(b));
long l = ConvertUtils.byte2Long(b);
System.out.println(l);
}

打印結果：

默認的字節存放順序:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 126]
當前字節存放方式：BIG_ENDIAN
改後的字節存放順序:[126, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
改後字節存放方式：LITTLE_ENDIAN
[126, 0]
默認的字節存放順序:[126, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
當前字節存放方式：BIG_ENDIAN
改後的字節存放順序:[126, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
改後字節存放方式：LITTLE_ENDIAN
126

以上測試表明：

1.我們對一個小於2個字節長度的long型數字傳入，再通過byte2Long()方法返回出剛才輸入的數字，這種方式較常用於對於網絡信息的編碼解碼。

如果不明白為什麼傳入的是2個字節長度的long型數字，那麼就可以將紅色部分代碼注釋掉，將藍色的copyOf換成傳入的字節數組b，那麼上述代碼就是對一個long型數字的高位和地位存放順序的調換的工具類。因本人當前為高位存儲，所以將其轉成了低位存放方式。最後再將其轉換為高位得到原始輸入的數據。

2.我們關注一下綠色的打印內容，會發現我們明明已經對輸入的字節數組進行了低位轉換，可是輸出時發現沒有任何變化，由此得知：

ByteBuffer 的order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);這個方法隻對非字節數組類型的變量有效。因為我們直接操作字節數組的時候，無論CPU如何存放，我們已經手動規定死了字節的存放順序。所以這一方法無影響。

最後更新：2017-04-02 06:51:55

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