Java中的byte & 0xff到底有什么作用?

Oxye

于 2022-11-24 11:24:54 发布

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分类专栏：技术网络编程文章标签： java 开发语言 linux

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_37855749/article/details/115736609

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先说结论

byte & 0xff 是将byte从（-128 至 127）转化成 int（转化后的数值范围： 0 至 255）。

其实就是1个byte有两种表示方法，我们既可以用-128 - 127这段范围来表示一个字节，也可以用 0 - 255这个范围的数来表示一个字节。

看一个demo

用Java中的InetAddress类来获取我当前的ip

public class InetAddressTest { 
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        byte[] address = localHost.getAddress();
        for (byte b : address) {
            System.out.print(b + " ");
        }
    }
}

输出结果

-64 -88 2 119

本机ip
在这里插入图片描述

好像不太一样，我们ip地址只用 0 - 255来表示，不会出现负数。

所以再换一种写法，将取出来的字节 & 0xff

public class InetAddressTest { 
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        byte[] address = localHost.getAddress();
        for (byte b : address) {
            System.out.print( ( b & 0xff ) + " ");
        }
    }
}

结果

192 168 2 119

Process finished with exit code 0

果然就是我们想要的结果

为什么需要转换

因为Java中的byte是有符号的，他的范围只能是 -128 - 127。

我们在使用tcp等协议的时候，首先要把传输的消息转化成字节流，然后再传输，在编程语言中字节流通常用十进制的byte数组来表示。
在这里插入图片描述

假如我们就想用 0-255来表示一个字节，不想用负数，该怎么办呢？

可惜Java中没有无符号字节（unsigned byte），我们只能用 int 来存储0-255。

而int的范围是（-2^31 ~ 2^31-1），只用了256个，剩下的空间都被浪费了，得不偿失啊。

所以我们存储的时候、传输的时候可以用byte，但是使用的时候就需要做一个转换了，那为什么0xff就可以得到无符号byte呢。

& 0xff的作用

作为一个十六进制数，0xff在Java中是用什么类型存储的呢？

在这里插入图片描述

应该显而易见吧，0xff是整型。

假设我现在要转化字节 -1

-1的原码、反码、补码分别如下：

原码  1 0 0 0  0 0 0 1
反码  0 1 1 1  1 1 1 0
补码  0 1 1 1  1 1 1 1

现在和 0xff做运算， ff 就是（1111 11111），而因为他是整型，占4个字节，32为，所以0Xff的前面还有24个0。

用 -1 的补码进行计算

-1                                      0 1 1 1  1 1 1 1
0xff     000000000 000000000 000000000  1 1 1 1  1 1 1 1
=        000000000 000000000 000000000  0 1 1 1  1 1 1 1
=        255

其实在Java中，”任何数 & 0Xff等于那个数本身“ 这句话就显得不那么正确了

”任意整型 & 0xff = 本身“ 是没有问题的

但是字节 & 0xff 就被拖到了另一个次元，从byte进化成了int。

关于byte[ ] & 0xFF的问题

最近在写有关SHA256加密解密的问题，发现有一段代码是这样的，处于好奇理解了一下。

private static String byte2Hex(byte[] bytes){
  StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
  String temp = null;
  for (int i=0;i<bytes.length;i++){
   temp = Integer.toHexString(bytes[i] & 0xFF);
   if (temp.length()==1){
    //1得到一位的进行补0操作
    stringBuffer.append("0");
   }
   stringBuffer.append(temp);
  }
  return stringBuffer.toString();
 }

Integer类中toHexString方法的参数是int类型，为什么byte[ ] & 0xFF可以表示int类型呢？

byte[i]是8位二进制，0xFF转化为8位二进制为11111111，& 之后的结果还是本身啊，这是怎么回事？

我们都知道计算机内的存储都是利用二进制的补码进行存储的。

复习一下，原码反码补码这三个概念

对于一个字节的最高位，计算机中是有规定的，正数的最高位为0，负数的最高位为1。

对于正数（00000001）原码来说，首位表示符号位，反码补码都是本身

对于负数（100000001）原码来说，反码是对原码除了符号位之外作取反运算即（111111110），补码是对反码作+1运算即（111111111）

下面写段代码测试下

public static void main(String[] args) {
  byte[] a=new byte[10];
  a[0]=-127;
  System.out.println("a[0]:"+a[0]);
  int b=a[0] & 0xFF;
  System.out.println("b:"+b);
 }

得到的结果为：

a[0]:-127
b:129

现在针对这个结果进行分析：

byte类型的a[0]的值为-127，在计算机中存储的补码为：10000001，这个补码是8位的，而int类型是32位的，所以a[0]作为int类型来输出的时候jvm给做了个补位便成了 111111111111111111111111 10000001（-127），虽然补码转换了，但是这两个补码表示的十进制数字是相同的。

为了保证二进制数据的一致性，当byte要转化为int的时候，高的24位必然会补1，这样，其二进制补码其实已经不一致了，如果二进制被当作byte和int来解读，其10进制的值必然是不同的，因为符号位位置已经发生了变化，而&0xFF可以将高的24位置为0，低8位保持原样。

int b = a[0]&0xff; a[0]&0xff=1111111111111111111111111 10000001&11111111=000000000000000000000000 10000001 ，这个值就是129

所以最后显示的b的值为129

文章来源：
Java中的byte & 0xff到底有什么作用?
原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_37855749/article/details/115736609
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