[轉]java中byte轉換int時爲何與0xff進行與運算

在剖析該問題前請看如下代碼
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;
}
上面是將byte[]轉化十六進制的字符串,注意這裏b[ i ] & 0xFF將一個byte和 0xFF進行了與運算,然後使用Integer.toHexString取得了十六進制字符串,可以看出
b[ i ] & 0xFF運算後得出的仍然是個int,那麼爲何要和 0xFF進行與運算呢?直接 Integer.toHexString(b[ i ]);,將byte強轉爲int不行嗎?答案是不行的.

其原因在於:
1.byte的大小爲8bits而int的大小爲32bits
2.java的二進制採用的是補碼形式

在這裏先溫習下計算機基礎理論

byte是一個字節保存的，有8個位，即8個0、1。
8位的第一個位是符號位，
也就是說0000 0001代表的是數字1
1000 0000代表的就是-1
所以正數最大位0111 1111，也就是數字127
負數最大爲1111 1111，也就是數字-128

上面說的是二進制原碼，但是在java中採用的是補碼的形式，下面介紹下什麼是補碼

1、反碼：
一個數如果是正，則它的反碼與原碼相同；
一個數如果是負，則符號位爲1，其餘各位是對原碼取反；

2、補碼：利用溢出，我們可以將減法變成加法
對於十進制數，從9得到5可用減法：
9－4＝5 因爲4+6＝10，我們可以將6作爲4的補數
改寫爲加法：
9+6＝15（去掉高位1，也就是減10）得到5.

對於十六進制數，從c到5可用減法：
c－7＝5 因爲7+9＝16 將9作爲7的補數
改寫爲加法：
c+9＝15（去掉高位1，也就是減16）得到5.

在計算機中，如果我們用1個字節表示一個數，一個字節有8位，超過8位就進1，在內存中情況爲（100000000），進位1被丟棄。

⑴一個數爲正，則它的原碼、反碼、補碼相同
⑵一個數爲負，剛符號位爲1，其餘各位是對原碼取反，然後整個數加1

- 1的原碼爲 10000001
- 1的反碼爲 11111110
+ 1
- 1的補碼爲 11111111

0的原碼爲 00000000
0的反碼爲 11111111（正零和負零的反碼相同）
+1
0的補碼爲 100000000（舍掉打頭的1，正零和負零的補碼相同）

Integer.toHexString的參數是int，如果不進行&0xff，那麼當一個byte會轉換成int時，由於int是32位，而byte只有8位這時會進行補位，
例如補碼11111111的十進制數爲-1轉換爲int時變爲11111111111111111111111111111111好多1啊，呵呵！即0xffffffff但是這個數是不對的，這種補位就會造成誤差。
和0xff相與後，高24比特就會被清0了，結果就對了。

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Java中的一個byte，其範圍是-128~127的，而Integer.toHexString的參數本來是int，如果不進行&0xff，那麼當一個byte會轉換成int時，對於負數，會做位擴展，舉例來說，一個byte的-1（即0xff），會被轉換成int的-1（即0xffffffff），那麼轉化出的結果就不是我們想要的了。

而0xff默認是整形，所以，一個byte跟0xff相與會先將那個byte轉化成整形運算，這樣，結果中的高的24個比特就總會被清0，於是結果總是我們想要的。