java中byte转换int时为何与0xff进行与运算

本文总结了java中byte转换int时总是与0xff进行与运算的原因。

在剖析该问题前请看如下代码：

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，然后使用Integer.toHexString取得了十六进制字符串，可以看出：b[ i ] & 0xFF 运算后得出的仍然是个int，那么为何要和 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。

其原因在于：
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代表的是数字1 ，1000 0001代表的就是-1 。
所以正数最大位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，但是在java中采用的是补码的形式，下面介绍下什么是补码（补码就是原码按位取反再加1，下边的解释有些抽象。）：

1、反码：
一个数如果是正，则它的反码与原码相同；
一个数如果是负，则符号位为1，其余各位是对原码取反；

2、补码：利用溢出，我们可以将减法变成加法
对于十进制数，从9得到5可用减法：
9－4＝5 因为4+6＝10，我们可以将6作为4的补数
改写为加法：
9+6＝15（去掉高位1，也就是减10）得到5.

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

在计算机中，如果我们用1个字节表示一个数，一个字节有8位，超过8位就进1，在内存中情况为（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，则符号位为1，其余各位是对原码取反，然后整个数加1

Integer.toHexString的参数是int，如果不进行&0xff，那么当一个byte会转换成int时，由于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，但是这个数是不对的，这种补位就会造成误差。

和0xff相与后，高24比特就会被清0了，结果就对了。

重要信息：

Java中的一个byte，其范围是-128~127的，而Integer.toHexString的参数本来是int，如果不进行&0xff，那么当一个byte会转换成int时，对于负数，会做位扩展，举例来说，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我们想要的了。

而0xff默认是整形，所以，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，于是结果总是我们想要的。