當前位置：首頁 > 编程资源 > 编程问答 >内容正文

编程问答

字节的游戏

發布時間：2024/1/17 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了字节的游戏小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

業務處理上，有時會直接對字節進行操作。例如實現私有協議，對校驗位進行檢測，敏感數據加密等。博主查了一下網上的資料，發現有不少都是錯誤的。甚至連《Thinking in Java》的解釋都很令人困惑，以下是從書中摘錄的原文：

如果對char、byte或者short類型的數值驚醒移位處理，那么在移位之前，他們會被轉換為int類型，并且得到的結果也是一個int類型。只有數值右端的低5位才有用。

當時讀到這一句的時候，我理解了很久，至今沒有明白“只有數值右端的低5位才有用”的含義。理解字節處理的基本方法就是動手操作，下面我會結合用例進行解釋。

首先，我們需要理解幾個基礎概念。一般來說，字節是我們可以用語言處理的最小對象，無論是C/C++還是Java都沒有直接提供bit類型。1 byte = 8 bit，除去最左側的符號位1byte可以描述的范圍是：-128 ~ 127。但是在大多數的業務處理中，我們通常會采用無符號位，即用1byte表示：0 ~ 255。其次，常見的移位操作符有左移（<<）和右移（>>），比較容易忽視的是右移操作，如果最左側的符號位為1則右移是在高位插入的是——1。因此Java中增加了一種“無符號”右位移操作符>>>，通常用不上了解即可。最后，如果我們采用byte[]來表示一種數據類型，數組下標從小到大即內存地址的從低位到高位。記住這個概念非常重要，后面我會引入大端模式與小端模式。

為了讓大家理解以上概念，下面看兩個例子：

1. 假設byte x = 127，對它執行左移1位的操作 x = ?

byte x = 127; x <<= 1; System.out.println(Integer.toHexString(x));

在代碼執行之前我們先使用計算器計算一下：BIN(1111 1110) HEX(FE)，代碼的執行結果為：FFFFFFFE。原因是對x左移1位超出了byte的表示范圍，Java自動在左側補位，由于最高位是1，因此我們獲得了一個怪異的結果。那么有什么辦法得到一個正確的結果呢？

byte x = 127; x <<= 1; System.out.println(Integer.toHexString(x & 0xFF));

2. 假設byte x = 1，對它執行左移32位的操作 x = ?

byte x = 1; System.out.println(x << 32);

答案是1。這個結論比較怪異而且確實是一個坑，大家只需要記住：對一個int值來說，左移32位等于它的原始值；對于一個long值來說，左移64位等于它的原始值。

在理解了這些基本概念以后，我們已經做好了進入字節世界的準備。

我們如何用4個字節的大端模式表示一個整型變量？

對大端模式的定義為：數據的高字節保存在內存的低地址中，而數據的低字節保存在內存的高地址中。這個說法很繞而且也不利于理解，對于數字常量來說0x1234，1即為高位，4即為低位。而對于byte[4]來說，bs[0]即為地址低位，bs[3]即為地址高位。這樣看來就很清楚了。大端模式符合人們的閱讀模式。

int i = 0x1234; byte[] bs = new byte[4]; bs[3] = (byte) (i & 0xFF); bs[2] = (byte) (i >> 8 & 0xFF); bs[1] = (byte) (i >> 16 & 0xFF); bs[0] = (byte) (i >> 24 & 0xFF);for(byte b : bs) {System.out.println(Integer.toHexString(b)); }

更抽象的算法，大家可以在理解了上面的例子以后自己封裝。

反過來我們將以大端模式生成的4個字節還原為一個整型數？

int x = bs[3] & 0xFF; x |= bs[2] & 0xFF << 8; x |= bs[1] & 0xFF << 16; x |= bs[0] & 0xFF << 24;System.out.println(Integer.toHexString(x));

注意：為了得到正確的結果，我們在對byte進行移位前一定要先做位與（&）操作。

接下來我們需要升級問題，將一個8個字節寬度的符合大端模式的字節數組還原為一個長整型數。

似乎我們很容易按照整型的轉換方式得到以上算法。不幸的是，這樣做是錯誤的。如果這個byte[]表示的數字范圍超過整型數的上限，我們將無法獲得正確的長整型數。原因是Java默認在對byte進行移位操作前會轉換為int類型，還記得上面我們讓大家記住“對一個int值來說，左移32位等于它的原始值”嗎？正確的做法應該是這樣：

至此我們應該可以很輕松的解決有關字節轉換的各種難題了，但是上面的這些算法未免顯得太不優美，幸虧Java早就為我們想到了這一點。本著不要重復造輪子的觀點，我提供了一套工具。

/*** 任意字節寬度轉換為標準整型數*/ public static int bytesToInt(byte[] bytes, int byteNum, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);buffer.order(order);buffer.put(bytes, 0, bytes.length);buffer.put(new byte[buffer.limit() - byteNum], 0, buffer.limit() - byteNum);buffer.flip();return buffer.getInt(); }/*** 長整型數轉換為指定字節寬度*/ public static byte[] longToBytes(long x, int byteNum, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8);buffer.order(order);buffer.putLong(0, x);return Arrays.copyOfRange(buffer.array(), 0, byteNum); }/*** 任意字節寬度轉換為長整型*/ public static long bytesToLong(byte[] bytes, int byteNum, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8);buffer.order(order);buffer.put(bytes, 0, bytes.length);buffer.put(new byte[buffer.limit() - byteNum], 0, buffer.limit() - byteNum);buffer.flip();return buffer.getLong(); }/*** 長整型數轉換為標準的8字節寬度*/ public static byte[] longToBytes(long x, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8);buffer.order(order);buffer.putLong(0, x);return buffer.array(); }/*** 標準8字節寬度轉換為長整型數*/ public static long bytesToLong(byte[] bytes, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8);buffer.order(order);buffer.put(bytes, 0, bytes.length);buffer.flip();return buffer.getLong(); }/*** 整型數轉換為標準4字節寬度*/ public static byte[] intToBytes(int x, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);buffer.order(order);buffer.putInt(0, x);return buffer.array(); }/*** 標準4字節寬度轉換為整型數*/ public static int bytesToInt(byte[] bytes, ByteOrder order) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);buffer.order(order);buffer.put(bytes, 0, bytes.length);buffer.flip();return buffer.getInt(); }

轉載于:https://www.cnblogs.com/learnhow/p/10800153.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的字节的游戏的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。