Java 从流中读取byte的奇怪现象，出现负值，详解（经典 重要）

来源：https://blog.youkuaiyun.com/xingtanzjr/article/details/50898122

https://blog.youkuaiyun.com/zhaomengszu/article/details/54562056

其实一点都不奇怪，下面我们来详细分析

首先看下面一段代码，代码的意思是将128写入到文件中，再从文件中读出一个byte输出

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    int a = fis.read();
    System.out.println(a);

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输出结果为：

128

这符合我们的直观感觉，写入128，读出来也是128

下面我们修改一下代码，将数据度入到byte数组里，看看输出会是什么样子，代码如下

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    byte[] b = new byte[1];
    fis.read(b, 0, 1);
    System.out.println(b[0]);

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输出结果为

-128

好了，“奇怪”的现象出现了，这是为什么呢？

首先，我们需要了解一些基础知识，在Java中，byte的范围为 -128 ~ 127，并没有128这个数值；其次，读者需要了解一下负数在Java中如何表示（即原码、反码、补码的相关知识，请读者自行谷歌）。

下面，我们来分析一下出现 -128 的原因:

首先，fos.write(128) 表示写入 “128” 所代表的字节，即 1000 0000，也就是说，文件中当前包含一个字节，8位依次为 1 0 0 0 0 0 0 0

当我们调用fis.read()时，该方法会返回一个无符号byte，也就说直接将1000 0000翻译为128，大家可以去看该方法的说明，返回值的范围为0 ~ 255；所以我们得到了 128 的输出；

当我们调用fis.read(b, 0, 1)时，相当于把文件中第一个字节读入到了b[0]中，此时b[0]的二进制表示为1000 0000，根据负数在Java中的表示方法，我们可以计算出，该二进制序列的数值为 -128，也就是说这个过程并没有将其转化为无符号数值的过程，所以我们得到了 -128 的输出。

那么，我们如何解决这个问题呢？

首先，我们需要看一下fos.write(int a)这个方法，它的功能是写入a代表的byte值，也就是说，该函数实际上是将a 的后八位写入到文件中 , 所以作者建议在使用该方法时，为了避免产生歧义，a 的范围最好在 0 ~ 255 之间，初学者最好在 0 ~ 127 之间。（具体原因可以结合负数的表示规则自己想想哦~）。

回归正题，我们如何解决上文中的问题呢，即 “写入128、读出-128” 的问题，我们可以用下面的代码来解决。

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    byte[] b = new byte[1];
    fis.read(b, 0, 1);
    System.out.println(b[0] & 0xff);

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也就是说，用b[0] & 0xff的方法得到b[0]的无符号值。

插入一个小问题，就是，b[0] | 0xff得到的是一个负值，而 & 得到的却是一个正值。这里根据作者的猜测，可能是如下原因，主要和 & 运算的步骤有关：

进行 b[0] & 0xff运算时的步骤如下：

1. 因为0xff默认应该用int来保存，所以首先将 b[0] 强制转化为 int 类型表示，b[0] 的数值为-128，所以其二进制表示为11111111 11111111 11111111 10000000
2. 0xff的二进制表示为 00000000 00000000 00000000 11111111
3. 这两个数做 & 运算后，得到 00000000 00000000 00000000 10000000，其表示的值为128

“或 运算”的过程类似，读者可以自己推理一下