有沒有解釋這個Java ByteBuffer的行爲？

Question

我需要將數值轉換爲字節數組。例如，長轉換爲字節數組，我有這樣的方法：

public static byte[] longToBytes(long l) { 
    ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(8); 

    buff.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN); 

    buff.putLong(l); 

    return buff.array(); 
} 

這是非常簡單的 - 需要很長的，分配，可容納一個數組，並在那裏把它。不管l的值是什麼，我都會得到一個8字節的數組，然後我可以按照預期進行處理和使用。就我而言，我正在創建一個自定義的二進制格式，然後通過網絡傳輸它。

當我調用此方法的值爲773450364時，我得到一個數組[0 0 0 0 46 25 -22 124]回來。我有代碼，也字節數組轉換回它們的數值：

public static Long bytesToLong(byte[] aBytes, int start) { 
    byte[] b = new byte[8]; 

    b[0] = aBytes[start + 0]; 
    b[1] = aBytes[start + 1]; 
    b[2] = aBytes[start + 2]; 
    b[3] = aBytes[start + 3]; 
    b[4] = aBytes[start + 4]; 
    b[5] = aBytes[start + 5]; 
    b[6] = aBytes[start + 6]; 
    b[7] = aBytes[start + 7]; 

    ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(b); 
return buf.getLong(); 
} 

當我通過從其他方法返回到該方法中，陣列，我得到773450364，這是正確的。

現在，我通過TCP傳輸這個數組到另一個Java客戶端。 java.io.InputStream.read()方法的文檔說，它返回的值爲0到255之間的一個int值，除非到達流的末尾並返回-1。但是，當我使用它來填充字節數組時，我會繼續在接收端獲取負值。我懷疑這與溢出有關（值爲255不能適合Java字節，所以當我把它放入字節數組時，它溢出並變爲負數）。

這給我帶來了我的問題。負數的存在與我有關。現在，我正在開發應用程序的Java端，其中一個字節介於-128和127之間。另一個端點可能是C，C++，Python，Java，C＃......誰知道。我不確定某些字節數組中負值的存在是如何影響處理的。 除了記錄這種行爲之外，還有什麼可以/應該如何讓自己和未來的開發人員更容易在本系統上工作，特別是在未使用Java編寫的端點中？

Answer 1

Java中的byte以8位two's complement格式表示。如果您的int範圍在128 - 255之間，並且您將其投射到byte，那麼它將變爲byte，其值爲負值（介於-1和-128之間）。

讀取一個字節後，您必須先檢查它是否爲-1 ，然後再將其轉換爲byte。該方法返回int而不是byte的原因是允許您在將其轉換爲byte之前檢查流結束。

另一件事：你爲什麼要在bytesToLong方法中複製aBytes數組？您可以大大簡化該方法並保存非冗餘副本：

public static Long bytesToLong(byte[] aBytes, int start) { 
    return ByteBuffer.wrap(aBytes, start, 8).order(ByteOrder.BIG_ENDIAN).getLong(); 
} 

Answer 2

您的發送和接收端點目前都是用Java實現的。可以想象，您在發送端使用OutputStream，在接收端使用InputStream。假設我們可以暫時相信底層的套接字實現細節，我們會考慮通過套接字發送的任何字節到達其目的地的完全相同。

那麼在將某些東西轉儲到OutputStream時，實際發生在Java級別上的是什麼？當檢查the JavaDoc for a method writing a byte array時，我們看到所有這些都告訴我們字節正在通過流發送。沒有什麼重要的。但是當你檢查文檔method taking an int as argument時，你會看到它詳細說明了這個int是如何寫出來的：低位8位通過流發送爲一個字節，而高位24位（int具有一個Java中的32位表示）簡單地被忽略。

在接收端。你有一個InputStream。除非你使用one of the methods reading directly into a byte array，否則你會得到一個int。 Like the doc says，int可以是介於0和255之間的值，或者如果已到達流的末尾，則爲-1。這是重要的一點。一方面，我們希望每個可能的單字節位模式都可以從InputStream中讀取。但是，我們還必須有一些方法來檢測何時讀取不再能夠返回有意義的值。這就是爲什麼該方法返回一個int而不是一個字節... -1值是該標誌表示流的末尾已達到。如果你得到的不是-1，唯一感興趣的是那些低8位。由於這些可以是任何位模式，因此它們的十進制值的範圍將從-128到127（含）。當你直接讀入一個字節數組而不是整數int時，這個「修整」就會爲你完成。所以你會看到那些負面的價值是有道理的。也就是說，由於Java將字節表示爲帶符號的十進制的方式，它們只是負面的。唯一感興趣的是實際的位模式。對於您所關心的它可能代表值爲0至255或1000至1255

典型的InputStream讀取循環，同時使用一個字節是要去看看這樣的：

InputStream ips = ...; 
int read = 0; 
while((read = ips.read()) != -1) { 
    byte b = (byte)read; 
    //b will now have a bit pattern ranging from 0x00 to 0xff in hex, or -128 to 127 in two-complement signed representation 
} 

運行時，以下（使用Java 7個INT文字）將被照射：

public class Main { 

    public static void main(String[] args) { 

     final int i1 = Ox00_00_00_fe; 
     final int i1 = Ox80_00_00_fe; 

     final byte b1 = (byte)i1; 
     final byte b2 = (byte)i2; 

     System.out.println(i1); 
     System.out.println(i2); 

     System.out.println(b1); 
     System.out.println(b2); 

     final int what = Ox12_34_56_fe; 
     final byte the_f = (byte)what; 

     System.out.println(what); 
     System.out.println(the_f); 

    } 

} 

正如從這個明確的，從int到字節鑄造將簡單地拋棄任何東西，但至少顯著8位。所以int可以是正數或負數，它不會對字節值有任何影響。只有最後8位。

長話短說：你從你的InputStream獲得正確的字節值。這裏真正的擔憂是，如果客戶端可以用任何編程語言編寫並在任何平臺上運行，那麼您需要在文檔中清楚地說明接收到的字節是什麼意思，以及它們是否是long，這是怎麼回事被編碼。請明確指出，編碼是用Java完成的，使用ByteBuffer的putLong方法以特定的字節順序排列。只有這樣他們才能獲得信息（與Java規範結合）才能完全確定如何解釋這些字節。

Answer 3

如果您的所有數據都是big-endian，您可以節省所有這些麻煩並使用DataOutputStream。它擁有你所需要的一切。