java中byte转换int时为什么与0xff进行与运算

在剖析该问题前请看以下代码
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,而后使用Integer.toHexString取得了十六进制字符串,能够看出
b[ i ] & 0xFF运算后得出的仍然是个int,那么为什么要和 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.

其缘由在于:
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表明的是数字1 
1000 0000表明的就是-1 
因此正数最大位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，可是在java中采用的是补码的形式，下面介绍下什么是补码

一、反码：
        一个数若是是正，则它的反码与原码相同；
        一个数若是是负，则符号位为1，其他各位是对原码取反；

二、补码：利用溢出，咱们能够将减法变成加法
       对于十进制数，从9获得5可用减法：
       9－4＝5    由于4+6＝10，咱们能够将6做为4的补数
       改写为加法：
       9+6＝15（去掉高位1，也就是减10）获得5.

       对于十六进制数，从c到5可用减法：
       c－7＝5    由于7+9＝16 将9做为7的补数
       改写为加法：
       c+9＝15（去掉高位1，也就是减16）获得5.

    在计算机中，若是咱们用1个字节表示一个数，一个字节有8位，超过8位就进1，在内存中状况为（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，其他各位是对原码取反，而后整个数加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，若是不进行&0xff，那么当一个byte会转换成int时，因为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可是这个数是不对的，这种补位就会形成偏差。
和0xff相与后，高24比特就会被清0了，结果就对了。

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Java中的一个byte，其范围是-128~127的，而Integer.toHexString的参数原本是int，若是不进行&0xff，那么当一个byte会转换成int时，对于负数，会作位扩展，举例来讲，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咱们想要的了。

而0xff默认是整形，因此，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，因而结果老是咱们想要的。



Author : orangelizq
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