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Java二进制,字节数组,字符,十六进制,BCD编码转换

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java中byte用二进制表示占用8位,而我们知道16进制的每个字符需要用4位二进制位来表示(23 + 22 + 21 + 20 = 15),所以我们就可以把每个byte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new String(H) + new String(L)。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,原理同上。
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。

   /* 
    * 把16进制字符串转换成字节数组 
    * @param hex 
    * @return 
    */  
public static byte[] hexStringToByte(String hex) {  
    int len = (hex.length() / 2); //除以2是因为十六进制比如a1使用两个字符代表一个byte  
    byte[] result = new byte[len];  
    char[] achar = hex.toCharArray();  
    for (int i = 0; i < len; i++) {  
    //乘以2是因为十六进制比如a1使用两个字符代表一个byte,pos代表的是数组的位置  
     //第一个16进制数的起始位置是0第二个是2以此类推   
 int pos = i * 2;   

     //<<4位就是乘以16  比如说十六进制的"11",在这里也就是1*16|1,而其中的"|"或运算就相当于十进制中的加法运算   
    //如00010000|00000001结果就是00010001 而00010000就有点类似于十进制中10而00000001相当于十进制中的1,与是其中的或运算就相当于是10+1(此处说法可能不太对,)  
     result[i] = (byte) (toByte(achar[pos]) << 4 | toByte(achar[pos + 1]));  
    }  
    return result;  
}  

private static byte toByte(char c) {  
    byte b = (byte) "0123456789ABCDEF".indexOf(c);  
    return b;  
}  

/** 
    * 把字节数组转换成16进制字符串 
    * @param bArray 
    * @return 
    */  
public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {  
    StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);  
    String sTemp;  
    for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {  
     sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]);  
     if (sTemp.length() < 2)  
      sb.append(0);  
     sb.append(sTemp.toUpperCase());  
    }  
    return sb.toString();  
}  

/** 
    * 把字节数组转换为对象 
    * @param bytes 
    * @return 
    * @throws IOException 
    * @throws ClassNotFoundException 
    */  
public static final Object bytesToObject(byte[] bytes) throws IOException, ClassNotFoundException {  
    ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);  
    ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(in);  
    Object o = oi.readObject();  
    oi.close();  
    return o;  
}  

/** 
    * 把可序列化对象转换成字节数组 
    * @param s 
    * @return 
    * @throws IOException 
    */  
public static final byte[] objectToBytes(Serializable s) throws IOException {  
    ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();  
    ObjectOutputStream ot = new ObjectOutputStream(out);  
    ot.writeObject(s);  
    ot.flush();  
    ot.close();  
    return out.toByteArray();  
}  

public static final String objectToHexString(Serializable s) throws IOException{  
    return bytesToHexString(objectToBytes(s));  
}  

public static final Object hexStringToObject(String hex) throws IOException, ClassNotFoundException{  
    return bytesToObject(hexStringToByte(hex));  
}  

/** *//** 
    * @函数功能: BCD码转为10进制串(阿拉伯数据) 
    * @输入参数: BCD码 
    * @输出结果: 10进制串 
    */  
public static String bcd2Str(byte[] bytes){  
    StringBuffer temp=new StringBuffer(bytes.length*2);  

    for(int i=0;i<bytes.length;i++){  
     temp.append((byte)((bytes[i]& 0xf0)>>>4));  
     temp.append((byte)(bytes[i]& 0x0f));  
    }  
    return temp.toString().substring(0,1).equalsIgnoreCase("0")?temp.toString().substring(1):temp.toString();  
}  

/** 
    * @函数功能: 10进制串转为BCD码 
    * @输入参数: 10进制串 
    * @输出结果: BCD码 
    */  
public static byte[] str2Bcd(String asc) {  
    int len = asc.length();  
    int mod = len % 2;  

    if (mod != 0) {  
     asc = "0" + asc;  
     len = asc.length();  
    }  

    byte abt[] = new byte[len];  
    if (len >= 2) {  
     len = len / 2;  
    }  

    byte bbt[] = new byte[len];  
    abt = asc.getBytes();  
    int j, k;  

    for (int p = 0; p < asc.length()/2; p++) {  
     if ( (abt[2 * p] >= '0') && (abt[2 * p] <= '9')) {  
      j = abt[2 * p] - '0';  
     } else if ( (abt[2 * p] >= 'a') && (abt[2 * p] <= 'z')) {  
      j = abt[2 * p] - 'a' + 0x0a;  
     } else {  
      j = abt[2 * p] - 'A' + 0x0a;  
     }  

     if ( (abt[2 * p + 1] >= '0') && (abt[2 * p + 1] <= '9')) {  
      k = abt[2 * p + 1] - '0';  
     } else if ( (abt[2 * p + 1] >= 'a') && (abt[2 * p + 1] <= 'z')) {  
      k = abt[2 * p + 1] - 'a' + 0x0a;  
     }else {  
      k = abt[2 * p + 1] - 'A' + 0x0a;  
     }  

     int a = (j << 4) + k;  
     byte b = (byte) a;  
     bbt[p] = b;  
    }  
    return bbt;  
}  
/** 
    * @函数功能: BCD码转ASC码 
    * @输入参数: BCD串 
    * @输出结果: ASC码 
    */  
public static String BCD2ASC(byte[] bytes) {  
    StringBuffer temp = new StringBuffer(bytes.length * 2);  

    for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {  
     int h = ((bytes[i] & 0xf0) >>> 4);  
     int l = (bytes[i] & 0x0f);     
     temp.append(BToA[h]).append( BToA[l]);  
    }  
    return temp.toString() ;  
}  

/** 
    * MD5加密字符串,返回加密后的16进制字符串 
    * @param origin 
    * @return 
    */  
public static String MD5EncodeToHex(String origin) {   
       return bytesToHexString(MD5Encode(origin));  
     }  

/** 
    * MD5加密字符串,返回加密后的字节数组 
    * @param origin 
    * @return 
    */  
public static byte[] MD5Encode(String origin){  
    return MD5Encode(origin.getBytes());  
}  

/** 
    * MD5加密字节数组,返回加密后的字节数组 
    * @param bytes 
    * @return 
    */  
public static byte[] MD5Encode(byte[] bytes){  
    MessageDigest md=null;  
    try {  
     md = MessageDigest.getInstance("MD5");  
     return md.digest(bytes);  
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {  
     e.printStackTrace();  
     return new byte[0];  
    }  

}  

//关于byte: signed byte 把 0x00 ~ 0xff 映射成范围 0~127和 -128~-1 两段,比较简单的办法用 (b+256)%256的办法令其值回到0~255,或者用&0xff并赋给一个int。

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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