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int和byte数组相互转换详解

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转换之前我们需要了解各种进制之间的关系,不太了解的可以先看下计算机组成原理和体系 这篇文章

byte

byte是字节的意思,一个字节等于8位,范围是 0000 0000 ~ 1111 1111(十六进制:0x0~0xff),总共包含256个数。

有符号的byte表示的范围为:-128 ~ 127 无符号的byte表示的范围为:0~255

java中默认的是有符号的byte,当我们需要与硬件交互时,需要转换为无符号的byte。

一、int转byte数组

1、当value小于等于255时,转换为1个字节,1个字节能表示无符号的范围为0 ~ 282^{8}28-1,即0~255

例如: int value = 246 转换成二进制为 1111 0110

(246)10(246)_{10}(246)10(1111 0110)2(1111\ 0110)_2(1111 0110)2

转换成二进制为8位,占用1个字节

int value =246
byte[] bytes= new byte[1];
bytes[0] =(byte) (value & 0xFF);

bytes[0]

(byte) (value & 0xFF):这是一个与操作,0xFF是十六进制,转换成二进制为:1111 1111,转换成十进制为:255,当value和0xFF按位与运算时,得到的是value的最后8位(低8位),其余高位将被清零。这样做可以确保结果只包含原始数值的低8位,模拟出无符号整数的行为。

bytes[0]的二进制就为:1111 0110,转换成十六进制为:0xF6

bytes发送到硬件设备,硬件设备接收到的就是0xF6

2、当value大于255时,转换为2个字节,2个字节能表示无符号的范围为0 ~ 2162^{16}216-1,即0~65535

例如: int value = 3658,转换成二进制为:1110 0100 1010

(3658)10(3658)_{10}(3658)10(1110 0100 1010)2(1110\ 0100\ 1010)_2(1110 0100 1010)2

转换成二进制超过8位,占用16位,占用2个字节

int value =3658
byte[] bytes= new byte[2];
bytes[0] =(byte) ((value >> 8) & 0xFF);
bytes[1] =(byte) (value & 0xFF);

bytes[0]

(byte) ((value >> 8) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 8) 是先将value的所有位向右移动8位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (3658)10(3658)_{10}(3658)10(1110 0100 1010)2(1110\ 0100\ 1010)_2(1110 0100 1010)2,(3658 >> 8)得到的是(0000 0000 1110)2(0000\ 0000\ 1110)_2(0000 0000 1110)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(0000 0000 1110)2(0000\ 0000\ 1110)_2(0000 0000 1110)2 & 0xFF 得到的是(0000 1110)2(0000\ 1110)_2(0000 1110)2

所以bytes[0]的二进制值为:0000 1110,转换成十六进制为:0x0E

bytes[1]

(byte) (value & 0xFF) :是按位与运算,得到最后8位,(1110 0100 1010)2(1110\ 0100\ 1010)_2(1110 0100 1010)2 & 0xFF得到的是(0100 1010)2(0100\ 1010)_2(0100 1010)2

所以bytes[1]的二进制值为:0100 1010,转换成十六进制为:0x4A

bytes发送到硬件设备,硬件设备接收到的就是0x0E4A

3、当value大于65535时,转换为3个字节,3个字节能表示无符号的范围为0 ~ 2242^{24}224-1,即0~16777215

例如: int value = 5623658,转换成二进制为:0101 0101 1100 1111 0110 1010

(5623658)10(5623658)_{10}(5623658)10(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2(0101\ 0101\ 1100\ 1111\ 0110\ 1010)_2(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2

转换成二进制超过16位,占用24位,占用3个字节

int value =5623658
byte[] bytes= new byte[3];
bytes[0] =(byte) ((value >> 16) & 0xFF);
bytes[1] =(byte) ((value >> 8) & 0xFF);
bytes[2] =(byte) (value & 0xFF);

bytes[0]

(byte) ((value >> 16) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 16) 是先将value的所有位向右移动16位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (5623658)10(5623658)_{10}(5623658)10(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2(0101\ 0101\ 1100\ 1111\ 0110\ 1010)_2(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2,(5623658>> 16)得到的是(0000 0000 0000 0000 0101 0101)2(0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0101\ 0101)_2(0000 0000 0000 0000 0101 0101)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(0000 0000 0000 0000 0101 0101)2(0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0101\ 0101)_2(0000 0000 0000 0000 0101 0101)2& 0xFF 得到的是(0101 0101)2(0101\ 0101)_2(0101 0101)2

所以bytes[0]的二进制值为:0101 0101,转换成十六进制为:0x55

bytes[1]

(byte) ((value >> 8) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 8) 是先将value的所有位向右移动8位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (5623658)10(5623658)_{10}(5623658)10(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2(0101\ 0101\ 1100\ 1111\ 0110\ 1010)_2(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2,(5623658>> 8)得到的是(0000 0000 0101 0101 1100 1111)2(0000\ 0000\ 0101\ 0101\ 1100\ 1111)_2(0000 0000 0101 0101 1100 1111)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(0000 0000 0101 0101 1100 1111)2(0000\ 0000\ 0101\ 0101\ 1100\ 1111)_2(0000 0000 0101 0101 1100 1111)2 & 0xFF 得到的是(1100 1111)2(1100\ 1111)_2(1100 1111)2

所以bytes[0]的二进制值为:1100 1111,转换成十六进制为:0xCF

bytes[2]

(byte) (value & 0xFF) :是按位与运算,得到最后8位,(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2(0101\ 0101\ 1100\ 1111\ 0110\ 1010)_2(0101 0101 1100 1111 0110 1010)2 & 0xFF得到的是(0110 1010)2(0110\ 1010)_2(0110 1010)2

所以bytes[2]的二进制值为:0110 1010,转换成十六进制为:0x6A

bytes发送到硬件设备,硬件设备接收到的就是0x55CF6A

4、当value大于16777215时,转换为4个字节,4个字节能表示无符号的范围为0 ~ 2322^{32}232-1,即0~4294967295

int在java中是有符号数,int的取值范围为-2312^{31}231 ~ 2312^{31}231-1,即-2147483648~2147483648

例如: int value = 316777215,转换成二进制为:0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111

(316777215)10(316777215)_{10}(316777215)10(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2(0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010\ 1111\ 1111)_2(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2

转换成二进制超过24位,占用32位,占用4个字节

int value =316777215
byte[] bytes= new byte[4];
bytes[0] =(byte) ((value >> 24) & 0xFF);
bytes[1] =(byte) ((value >> 16) & 0xFF);
bytes[2] =(byte) ((value >> 8) & 0xFF);
bytes[3] =(byte) (value & 0xFF);

bytes[0]

(byte) ((value >> 24) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 24) 是先将value的所有位向右移动24位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (316777215)10(316777215)_{10}(316777215)10(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2(0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010\ 1111\ 1111)_2(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2,(316777215>> 24)得到的是(00000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010)2(00000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0001\ 0010)_2(00000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(00000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010)2(00000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0001\ 0010)_2(00000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010)2 & 0xFF 得到的是(0001 0010)2(0001\ 0010)_2(0001 0010)2

所以bytes[0]的二进制值为:0001 0010,转换成十六进制为:0x12

bytes[1]

(byte) ((value >> 16) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 16) 是先将value的所有位向右移动16位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (316777215)10(316777215)_{10}(316777215)10(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2(0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010\ 1111\ 1111)_2(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2,(316777215>> 16)得到的是(00000 0000 0000 0000 0001 0010 1110 0001)2(00000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0001\ 0010\ 1110\ 0001)_2(00000 0000 0000 0000 0001 0010 1110 0001)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(00000 0000 0000 0000 0001 0010 1110 0001)2(00000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0001\ 0010\ 1110\ 0001)_2(00000 0000 0000 0000 0001 0010 1110 0001)2 & 0xFF 得到的是(1110 0001)2(1110\ 0001)_2(1110 0001)2

所以bytes[0]的二进制值为:1110 0001,转换成十六进制为:0xE1

bytes[2]

(byte) ((value >> 8) & 0xFF):>>是右移操作,(value >> 8) 是先将value的所有位向右移动8位,移动后的左边(高位)会填充0(因为是无符号右移)。 (316777215)10(316777215)_{10}(316777215)10(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2(0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010\ 1111\ 1111)_2(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2,(316777215>> 8)得到的是(00000 0000 0001 0010 1110 0001 1010 0010)2(00000\ 0000\ 0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010)_2(00000 0000 0001 0010 1110 0001 1010 0010)2

& 0xFF:是按位与运算,得到最后8位,(00000 0000 0001 0010 1110 0001 1010 0010)2(00000\ 0000\ 0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010)_2(00000 0000 0001 0010 1110 0001 1010 0010)2 & 0xFF 得到的是(1010 0010)2(1010\ 0010)_2(1010 0010)2

所以bytes[0]的二进制值为:1010 0010,转换成十六进制为:0xA2

bytes[3]

(byte) (value & 0xFF) :是按位与运算,得到最后8位,(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2(0001\ 0010\ 1110\ 0001\ 1010\ 0010\ 1111\ 1111)_2(0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111)2 & 0xFF得到的是(1111 1111)2(1111\ 1111)_2(1111 1111)2

所以bytes[2]的二进制值为:1111 1111,转换成十六进制为:0xFF

bytes发送到硬件设备,硬件设备接收到的就是0x12E1A2FF

总结:int转byte数组

将int数值转换为占四个字节的byte数组,如下

    /**
     * 将int数值转换为占四个字节的byte数组,(高位在前,低位在后的顺序)。
     *
     * @param value 要转换的int值
     * @return byte数组
     */
    public static byte[] intToBytes(int value) {
        byte[] src = new byte[4];
        src[0] = (byte) ((value >> 24) & 0xFF);
        src[1] = (byte) ((value >> 16) & 0xFF);
        src[2] = (byte) ((value >> 8) & 0xFF);
        src[3] = (byte) (value & 0xFF);
        return src;
    }

二、byte数组转int

1、当byte数组的长度为1时,占用1个字节

例如:

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0xF6};

0xF6 转换成二进制为 1111 0110

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0xF6};
int value = 	bytes[0]  & 0xFF;

(byte) (bytes[0] & 0xFF):这是一个与操作,0xFF是十六进制,转换成二进制为:1111 1111,转换成十进制为:255,当bytes[0]和0xFF按位与运算时,得到的是bytes[0]的最后8位(低8位),其余高位将被清零。

value的二进制就为:1111 0110,转换成十进制为:246

所以byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0xF6};bytes转换位int就为:246

2、当byte数组的长度为2时,占用2个字节

例如:

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x0E,(byte) 0x4A};

0x0E 转换成二进制为 0000 1110

0x4A 转换成二进制为 0100 1010

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x0E,(byte) 0x4A};
int value = ((bytes[0] & 0xFF) << 8)  |  (bytes[1] & 0xFF)

bytes[0] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 8:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 8 将这个数值向左移动8位。

((bytes[0] & 0xFF) << 8) 得到 0000 1110 0000 0000

(bytes[1] & 0xFF:操作确保这个字节被当作无符号数处理

(bytes[1] & 0xFF得到: 0100 1010

| 是按位或操作,它将左移后的第一个字节和第二个字节(同样经过位与操作以确保无符号处理)的值合并在一起,形成一个新的数值。

所以value的二进制为:0000 1110 0100 1010 ,转换成int为:3658

3、当byte数组的长度为3时,占用3个字节

例如:

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x55,(byte) 0xCF,(byte) 0x6A};

0x55 转换成二进制为 0101 0101

0xCF 转换成二进制为 1100 1111

0x6A 转换成二进制为 0110 1010

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x55,(byte) 0xCF,(byte) 0x6A};
int value = ((bytes[0] & 0xFF) << 16)  | ((bytes[1] & 0xFF) << 8)  |  (bytes[2] & 0xFF)

bytes[0] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 16:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 16 将这个数值向左移动16位,低位补0。

((bytes[0] & 0xFF) << 16) 得到 0101 0101 0000 0000 0000 0000

bytes[1] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 8:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 8 将这个数值向左移动8位,低位补0。

((bytes[1] & 0xFF) << 8) 得到 1100 1111 0000 0000

(bytes[2] & 0xFF:操作确保这个字节被当作无符号数处理

(bytes[2] & 0xFF得到: 0110 1010

所以value的二进制为:0101 0101 1100 1111 0110 1010 ,转换成int为:5623658

4、当byte数组的长度为4时,占用4个字节

例如:0x12E1A2FF

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x12,(byte) 0xE1,(byte) 0xA2,(byte) 0xFF};

0x12 转换成二进制为 0001 0010

0xE1 转换成二进制为 1110 0001

0xA2 转换成二进制为 1010 0010

0xFF 转换成二进制为 1111 1111

byte[] bytes= new byte[]{(byte) 0x12,(byte) 0xE1,(byte) 0xA2,(byte) 0xFF};
int value = ((bytes[0] & 0xFF) << 24)  | ((bytes[0] & 0xFF) << 16)  
| ((bytes[1] & 0xFF) << 8)  |  (bytes[2] & 0xFF)

bytes[0] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 24:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 24 将这个数值向左移动24位,低位补0。

((bytes[0] & 0xFF) << 24) 得到0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000

bytes[1] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 16:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 16 将这个数值向左移动16位,低位补0。

((bytes[1] & 0xFF) << 16) 得到 1110 0001 0000 0000 0000 0000

bytes[2] & 0xFF :操作确保这个字节被当作无符号数处理 << 8:这是一个左移位操作。如果 (bytes[0] & 0xFF) 得到了一个无符号的8位数值,那么 << 8 将这个数值向左移动8位,低位补0。

((bytes[2] & 0xFF) << 8) 得到 1010 0010 0000 0000

(bytes[3] & 0xFF:操作确保这个字节被当作无符号数处理

(bytes[3] & 0xFF得到: 1111 1111

| 是按位或操作,将4个字节拼接成一个新的数值

所以value的二进制为:0001 0010 1110 0001 1010 0010 1111 1111,转换成int为:316777215

总结:byte数组转int

将占四个字节的byte数组转换为int数值

    /**
     * 将占四个字节的byte数组转换为int数值,(高位在前,低位在后的顺序)。
     *
     * @param src 占四个字节的byte数组
     * @return int数值
     */
    public static int bytesToInt(byte[] src) {
        int value;
        value = (((src[0] & 0xFF) << 24)
                | ((src[1] & 0xFF) << 16)
                | ((src[2] & 0xFF) << 8)
                | (src[3] & 0xFF));
        return value;
    }
    /**
     * 将字节数组的一部分转换为整数。
     *
     * @param bytes  字节数组
     * @param start  起始位置(包含)
     * @param length 要转换的字节长度
     * @return 转换后的整数
     */
    public static int byteArrayToInt(byte[] bytes, int start, int length) {
        int result = 0;
        for (int i = start; i < start + length; i++) {
            result = result | ((bytes[i] & 0xFF) << ((start + length - i - 1) * 8));
        }
        return result;
    }