扫盲运动—字节序

1 大端、小端字节序

术语“大端”和“小端”表示多个字节值的哪一端（小端或大端）存储在该值的起始地址。

• 大端：将高序字节存储在起始地址，这称为大端（big-endian）字节序
• 小端：将低序字节存储在起始地址，这称为小端（little-endian）字节序

为什么要有大端、小端字节序，多麻烦！统一使用大端字节序，不是更方便吗？
计算机电路先处理低位字节，效率比较高，因为计算都是从低位开始的。所以，计算机的内部处理都是小端字节序。但是，人类还是习惯读写大端字节序。所以，除了计算机的内部处理，其他的场合几乎都是大端字节序，比如网络传输和文件储存。

来个实例，要不然实在记不住。

操作系统的字节序一般是和处理器架构有关系的，具体来说：

• 小端序: x86、MOS Technology 6502、Z80、VAX、PDP-11等处理器；
• 大端序: Motorola 6800、Motorola 68000、PowerPC 970、System/370、SPARC（除V9外）等处理器；
• 另外 ARM、PowerPC（除PowerPC 970外）、DEC Alpha、SPARC V9、MIPS、PA-RISC及IA64的字节序是可配置的。

2 网络字节序、主机字节序

• 主机字节序：不同的机器主机字节序不相同，与CPU设计有关，数据的顺序是由cpu决定的，而与操作系统无关。我们把某个给定系统所用的字节序称为主机字节序（host byte order）。比如x86系列CPU都是little-endian的字节序。
  正是由于这个原因不同体系结构的机器之间无法通信,所以要转换成一种约定的数序,也就是网络字节顺序。

• 网络字节序：网络字节序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节序采用大端(big endian)排序方式。

3 网络字节序与主机字节序之间转换

3.1 C/C++

头文件<netinet/in.h>
转换函数：htons(), ntohs(), htons()，htonl()
	htons和ntohs完成16位无符号数的相互转换，
 	htonl和ntohl完成32位无符号数的相互转换。

在使用little endian的系统中，这些函数会把字节序进行转换；
在使用big endian类型的系统中，这些函数会定义成空宏；

3.2 Java

首先声明，Java虚拟机（JVM）的规范并没有明确要求使用大端序或小端序来表示多字节数据类型。

然而，Java的DataInput和DataOutput接口确实规定了使用大端序（网络字节序）。具体原因我认为有如下几点：

1. 一致性和跨平台兼容性
   Java的设计原则之一是“一次编写，到处运行”。为了确保这一点，Java选择了一个确定的字节序，即大端序，使得Java程序的数据读取和写入在所有平台上都具有一致性。

2. 网络字节序
   在网络传输中，大端序通常被认为是网络字节序。因为Java最初是为网络应用设计的（想想Java的口号：“The network is the computer.”），所以选择网络字节序作为默认的字节序是合理的。

3. 与大多数网络协议的兼容性
   许多早期的网络协议（例如IP、TCP、UDP）都使用大端序。由于Java希望与这些协议兼容，因此采用大端序作为默认设置也是有道理的。

4. 直观性
   对于人类来说，大端序的表示方式更为直观。例如，数字 0x12345678 在大端序中的表示方式是 12 34 56 78，这与我们的阅读习惯相符。 作者：程序员_可乐 https://www.bilibili.com/read/cv25882429/ 出处：bilibili
   Java设置大小端

public class HelloEndian {

    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer b = ByteBuffer.wrap(new byte[4]);
        b.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
        b.putInt(0x01020304);
        System.out.println("Big-Endian:    " + Arrays.toString(b.array()));

        b = ByteBuffer.wrap(new byte[4]);
        b.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        b.putInt(0x01020304);
        System.out.println("Little-Endian: " + Arrays.toString(b.array()));
    }

}

在用C/C++写通信程序时，在发送数据前务必用htonl和htons去把整型和短整型的数据进行从主机字节序到网络字节序的转换，而接收数据后对于整型和短整型数据则必须调用ntohl和ntohs实现从网络字节序到主机字节序的转换。
如果通信的一方是JAVA程序、一方是C/C++程序时，则需要在C/C++一侧使用以上几个方法进行字节序的转换，而JAVA一侧，则不需要做任何处理，因为JAVA字节序与网络字节序都是BIG-ENDIAN，只要C/C++一侧能正确进行转换即可（发送前从主机序到网络序，接收时反变换）。如果通信的双方都是JAVA，则根本不用考虑字节序的问题了。

转载链接

Java 的字节序讨论