在Java中将字节转换为二进制

Question

我正在尝试将字节值转换为二进制以进行数据传输。基本上，我会发送一个类似于"AC"的值的二进制形式（"10101100"），该二进制形式在一个字节数组中是一个字节。我想能够接收这个字节并将其转换回"10101100"。目前我根本没有成功，也不知道从哪里开始。任何帮助都将是非常好的。

编辑：很抱歉造成了混淆，我没有意识到我忘记添加具体细节。

基本上，我需要使用一个字节数组来通过套接字连接发送二进制值。我可以做到这一点，但我不知道如何转换这些值并使它们正确显示。以下是一个例子：

我需要发送十六进制值ACDE48并能够解释它。根据文档，我必须按以下方式将其转换为二进制形式：byte [] b={10101100,11011110,01001000}，其中数组中的每个位置可以容纳2个值。然后我需要在发送和接收后将这些值转换回来。我不确定如何去做。

- user1506919

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你说的“二进制”是什么意思？所有的值都以二进制形式存储（因为它们实际上是以1或0状态存储在晶体管中的）。你不可能真的想要一个由“10101100”组成的ASCII字符串，对吧？！ - Jonathon Reinhart

旁问：您手动编写二进制序列化的原因是什么，而不是使用带有库支持的众多标准格式之一？ - millimoose

@Lion：以什么方式？0xAC == 二进制10101100。 - Jon Skeet

@Lion 我认为你太字面理解引号了。0xAC 等于 0b10101100。 - Bohemian

@JonathonReinhart 从技术上讲，你可能想关心大于一个字节的数字的字节序。（这也是为什么人们会使用具有此类细节规定的格式的好原因。） - millimoose

Answer 1

String toBinary( byte[] bytes )
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length * Byte.SIZE);
    for( int i = 0; i < Byte.SIZE * bytes.length; i++ )
        sb.append((bytes[i / Byte.SIZE] << i % Byte.SIZE & 0x80) == 0 ? '0' : '1');
    return sb.toString();
}

byte[] fromBinary( String s )
{
    int sLen = s.length();
    byte[] toReturn = new byte[(sLen + Byte.SIZE - 1) / Byte.SIZE];
    char c;
    for( int i = 0; i < sLen; i++ )
        if( (c = s.charAt(i)) == '1' )
            toReturn[i / Byte.SIZE] = (byte) (toReturn[i / Byte.SIZE] | (0x80 >>> (i % Byte.SIZE)));
        else if ( c != '0' )
            throw new IllegalArgumentException();
    return toReturn;
}

还有一些更简单的方法来处理这个问题（假设是大端序）。

Integer.parseInt(hex, 16);
Integer.parseInt(binary, 2);

和

Integer.toHexString(byte).subString((Integer.SIZE - Byte.SIZE) / 4);
Integer.toBinaryString(byte).substring(Integer.SIZE - Byte.SIZE);

- LINEMAN78

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你至少应该指定字符串中的位的顺序与字节数组中的位的顺序有何关联，特别是因为你的顺序似乎是非标准的。实际上，你可以编写一个不需要if语句的fromBinary()函数，这样可以加快代码的运行速度。通过在构造函数中提供正确的大小（bytes.length * Byte.SIZE），可以使StringBuilder准备好正确的大小。最后，你的fromBinary()函数接受无效的字符串，例如数字值为'2'的位被转换为零值位。 - Maarten Bodewes

我很困惑你为什么认为位序是非标准的。它是以 MSB 优先，但由于字节是有符号的，如果设置了 MSB，则在十进制表示中会出现问题。我还添加了你提到的几乎所有内容。 - LINEMAN78

每个字节都采用最高有效位（MSB）优先的顺序，索引值越小。因此，你将首先得到最低位字节，并且最高位字节中的位也是按照优先顺序排列的。这样做没问题，但我建议对这些细节进行详细说明（虽然我对此类细节非常固执）。感谢你做出了修改！ - Maarten Bodewes

我不明白这里何时涉及字节序。这些字节从未被组合，因此我不清楚你是如何得出最低位优先的结论的。 - LINEMAN78

你仍然可以从左到右或从右到左订购字节，不是吗？ - Maarten Bodewes

函数按照它们接收到的顺序输出。字节顺序仅在转换为整数时才有影响，这称为字节序，java.nio.ByteBuffer支持该功能。您需要担心的唯一地方是如果您使用Integer.parseInt并允许其解析整个字符串而不是分别解析2个和8个字符的十六进制和二进制字符串。 - LINEMAN78

Answer 2

如果要将十六进制转换为二进制，您可以使用BigInteger来简化代码。

public static void sendHex(OutputStream out, String hexString) throws IOException {
    byte[] bytes = new BigInteger("0" + hexString, 16).toByteArray();
    out.write(bytes, 1, bytes.length-1);
}

public static String readHex(InputStream in, int byteCount) throws IOException {
    byte[] bytes = new byte[byteCount+1];
    bytes[0] = 1;
    new DataInputStream(in).readFully(bytes, 1, byteCount);
    return new BigInteger(0, bytes).toString().substring(1);
}

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字节以二进制形式发送，不需要进行翻译。实际上，它是唯一不需要某种形式编码的类型。因此，无需进行任何操作。

要以二进制形式写入字节

OutputStream out = ...
out.write(byteValue);

InputStream in = ...
int n = in.read();
if (n >= 0) {
   byte byteValue = (byte) n;

- Peter Lawrey

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我认为原帖的作者也很困惑，十六进制字符串“ACDE48”如何映射到字节数组。 - jtahlborn

Answer 3

@LINEMAN78s 解决方案的替代方案是：

public byte[] getByteByString(String byteString){
    return new BigInteger(byteString, 2).toByteArray();
}

public String getStringByByte(byte[] bytes){
    StringBuilder ret  = new StringBuilder();
    if(bytes != null){
        for (byte b : bytes) {
            ret.append(Integer.toBinaryString(b & 255 | 256).substring(1));
        }
    }
    return ret.toString();
}

- lidox