情不知所起,一往而深。恨不知所踪,一笑而泯。

byte与十六进制字符串之间互转

byte,字节类型,占用8bit空间,可用8位2进制数表示;十六进制,每位占有4bit空间,可用4位2进制数表示。
我们可以把每个byte类型转换成两个相应的16进制字符,即把byte的高4位和低4位分别转换成相应的16进制字符H和L,并组合起来得到byte转换到16进制字符串的结果。
即byte用十六进制表示只占2位。
同理,相反的转换也是将两个16进制字符转换成一个byte。
根据以上原理,我们就可以将byte[] 数组转换为16进制字符串了,当然也可以将16进制字符串转换为byte[]数组了。


     * Convert byte[] to hex string.这里我们可以将byte转换成int,然后利用Integer.toHexString(int)来转换成16进制字符串。     
     * @param src byte[] data     
     * @return hex string     
     */        
    public static String bytesToHexString(byte[] src){     
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");     
        if (src == null || src.length <= 0) {     
            return null;     
        }     
        for (int i = 0; i < src.length; i++) {     
            int v = src[i] & 0xFF;     
            String hv = Integer.toHexString(v);     
            if (hv.length() < 2) {     
                stringBuilder.append(0);     
            }     
            stringBuilder.append(hv);     
        }     
        return stringBuilder.toString();     
    }  

    /**   
     * Convert hex string to byte[]   
     * @param hexString the hex string   
     * @return byte[]   
     */    
    public static byte[] hexStringToBytes(String hexString) {     
        if (hexString == null || hexString.equals("")) {     
            return null;     
        }     
        hexString = hexString.toUpperCase();     
        int length = hexString.length() / 2;     
        char[] hexChars = hexString.toCharArray();     
        byte[] d = new byte[length];     
        for (int i = 0; i < length; i++) {     
            int pos = i * 2;     
            d[i] = (byte) (charToByte(hexChars[pos]) << 4 | charToByte(hexChars[pos + 1]));     
        }     
        return d;     
    }    

    /**   
     * Convert char to byte   
     * @param c char   
     * @return byte   
     */    
     private byte charToByte(char c) {     
        return (byte) "0123456789ABCDEF".indexOf(c);     
    }  


    //将指定byte数组以16进制的形式打印到控制台     
    public static void printHexString( byte[] b) {       
       for (int i = 0; i < b.length; i++) {      
         String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);      
         if (hex.length() == 1) {      
           hex = '0' + hex;      
         }      
         System.out.print(hex.toUpperCase() );      
       }      
        
    }  


java中byte转换int时为何与0xff进行与运算
在剖析该问题前请看如下代码

    public static String bytes2HexString(byte[] b) {     
      String ret = "";     
      for (int i = 0; i < b.length; i++) {     
       String hex = Integer.toHexString(b[ i ] & 0xFF);     
       if (hex.length() == 1) {     
        hex = '0' + hex;     
       }     
       ret += hex.toUpperCase();     
      }     
      return ret;     
    }  


上面是将byte[]转化十六进制的字符串,注意这里b[ i ] & 0xFF将一个byte和 0xFF进行了与运算,然后使用Integer.toHexString取得了十六进制字符串,可以看出
b[ i ] & 0xFF运算后得出的仍然是个int,那么为何要和 0xFF进行与运算呢?直接 Integer.toHexString(b[ i ]);,将byte强转为int不行吗?答案是不行的。

其原因在于:
1.byte的大小为8bits而int的大小为32bits
2.java的二进制采用的是补码形式

在这里先温习下计算机基础理论:
byte是一个字节保存的,有8个位,即8个0、1。
8位的第一个位是符号位,
也就是说0000 0001代表的是数字1
1000 0000代表的就是-1
所以正数最大位0111 1111,也就是数字127
负数最大为1111 1111,也就是数字-128

上面说的是二进制原码,但是在java中采用的是补码的形式,下面介绍下什么是补码:
1、反码:
        一个数如果是正,则它的反码与原码相同;
        一个数如果是负,则符号位为1,其余各位是对原码取反;
2、补码:利用溢出,我们可以将减法变成加法
       对于十进制数,从9得到5可用减法:
       9-4=5    因为4+6=10,我们可以将6作为4的补数
       改写为加法:
       9+6=15(去掉高位1,也就是减10)得到5.

       对于十六进制数,从c到5可用减法:
       c-7=5    因为7+9=16 将9作为7的补数
       改写为加法:
       c+9=15(去掉高位1,也就是减16)得到5.

    在计算机中,如果我们用1个字节表示一个数,一个字节有8位,超过8位就进1,在内存中情况为(100000000),进位1被丢弃。

    ⑴一个数为正,则它的原码、反码、补码相同
    ⑵一个数为负,刚符号位为1,其余各位是对原码取反,然后整个数加1
   
- 1的原码为                10000001
- 1的反码为                11111110
                                                   + 1
- 1的补码为                11111111

0的原码为                 00000000
0的反码为                 11111111(正零和负零的反码相同)
                                          +1
0的补码为               100000000(舍掉打头的1,正零和负零的补码相同)

Integer.toHexString的参数是int,如果不进行&0xff,那么当一个byte会转换成int时,由于int是32位,而byte只有8位这时会进行补位,
例如补码11111111的十进制数为-1转换为int时变为11111111111111111111111111111111好多1啊,呵呵!即0xffffffff但是这个数是不对的,这种补位就会造成误差。
和0xff相与后,高24比特就会被清0了,结果就对了。

Java中的一个byte,其范围是-128~127的,而Integer.toHexString的参数本来是int,如果不进行&0xff,那么当一个byte会转换成int时,对于负数,会做位扩展,举例来说,一个byte的-1(即0xff),会被转换成int的-1(即0xffffffff),那么转化出的结果就不是我们想要的了。

而0xff默认是整形,所以,一个byte跟0xff相与会先将那个byte转化成整形运算,这样,结果中的高的24个比特就总会被清0,于是结果总是我们想要的。

 

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