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似乎你總也記不住,byte取值范圍是 -127~128 還是 -128~127

開發(fā) 前端
因為java語言與一些其他語言byte的取值范圍不同,所以在有時候處理一些文件時候需要進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

一、前言介紹

無論在面試過程中還是平時的技術(shù)交流中,似乎有很多小伙伴始終記不住java中byte類型的取值范圍是多少。究其原因大部分程序員對這個取值范圍是不在意的,因為知道與不知道都不影響你完成工作。另外這種知識點壓根不是讓你死記硬背的,當(dāng)然如果你是從其他文科專業(yè)轉(zhuǎn)過來學(xué)編程開發(fā)的,還情有可原。但對一個理科生來說,就不太應(yīng)該了。

二、取值范圍計算

在java中,byte占1個字節(jié),8比特位,可以想象成8個小塊的數(shù)據(jù)區(qū)間,首位用0、1代表符號位。**0[正]、1[負(fù)]**,那么繪制出一個表格如下;

byte 序號 8 7 6 5 4 3 2 1 2? 2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0 值 128 64 32 16 8 4 2 1 +127 0 1 1 1 1 1 1 1 -128 1 0 0 0 0 0 0 0

+127 二進(jìn)制求和

  2^0+2^1+2^2+2^3+2^4+2^5+2^6+2^7
= 2^(n+1) - 1
= 127

-128 二進(jìn)制求和

  2^8
= 128

好了,現(xiàn)在看懂邏輯就很清晰了,為什么是負(fù)數(shù)到-128,因為1代表負(fù)數(shù)的符號位,也就整整好好是2的8次方,-128。

三、進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換

因為java語言與一些其他語言byte的取值范圍不同,所以在有時候處理一些文件時候需要進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換。也就是 -128~127 與 0~255 的轉(zhuǎn)換處理;

比如我們現(xiàn)在將一個java中byte=120,轉(zhuǎn)換成 0~255取值范圍的數(shù)值;

一般可以進(jìn)行與運算;

120 & 0x0FF

同時還可以進(jìn)行增位運算;(也就是將8個字節(jié)長度的內(nèi)容,放到16個長度中,進(jìn)行轉(zhuǎn)換)

byte[] val = {-120};
BigInteger bigInteger = new BigInteger(1, val);
//有符號
System.out.println(bigInteger.byteValue());
//無符號(增位)
String str_hex = bigInteger.toString(16);
System.out.println(Integer.parseInt(str_hex, 16)); // 136

四、解析一段class字節(jié)碼

java的類文件都會被編譯成class文件,那么class文件需要經(jīng)過jvm的解析、驗證,加載等處理才可以被虛擬機(jī)的指令執(zhí)行操作。

如果下是一段class文件的byte數(shù)組,將內(nèi)容解析出對應(yīng)的結(jié)果;

public class ClassReaderTest {

//取部分字節(jié)碼:java.lang.String
private static byte[] classData = {
-54, -2, -70, -66, 0, 0, 0, 52, 2, 26, 3, 0, 0, -40, 0, 3, 0, 0, -37, -1, 3, 0, 0, -33, -1, 3, 0, 1, 0, 0, 8, 0,
59, 8, 0, 83, 8, 0, 86, 8, 0, 87, 8, 0, 110, 8, 0, -83, 8, 0, -77, 8, 0, -49, 8, 0, -47, 1, 0, 3, 40, 41, 73, 1,
0, 20, 40, 41, 76, 106, 97, 118, 97, 47, 108, 97, 110, 103, 47, 79, 98, 106, 101, 99, 116, 59, 1, 0, 20, 40, 41,
76, 106, 97, 118, 97, 47, 108, 97, 110, 103, 47, 83, 116, 114, 105, 110, 103, 59, 1, 0, 3, 40, 41, 86, 1, 0, 3,
40, 41, 90, 1, 0, 4, 40, 41, 91, 66, 1, 0, 4, 40, 41, 91, 67, 1, 0, 4, 40, 67, 41, 67, 1, 0, 21, 40, 68, 41, 76,
106, 97, 118, 97, 47, 108, 97, 110, 103, 47, 83, 116, 114, 105, 110, 103, 59, 1, 0, 4, 40, 73, 41, 67, 1, 0, 4};

public static void main(String[] args) {

//classData是我們的字節(jié)碼,第一是-54,因為byte取值范圍是-128~+127,所以如果想看到和其他虛擬機(jī)一樣的值,需要進(jìn)行與運算。
System.out.println("* byte字節(jié)碼與運算原值(-54)換行后(-54 & 0x0FF):" + (-54 & 0x0FF));

//校驗?zāi)?shù)
readAndCheckMagic();

//校驗版本號
readAndCheckVersion();

//接下來會依次讀取[可以參照java版本虛擬機(jī)代碼];constantPool、accessFlags、thisClassIdx、supperClassIdx、interfaces、fields、methods、attributes
}

/**
* 校驗?zāi)?shù)
* <p>
* 很多文件格式都會規(guī)定滿足該格式的文件必須以某幾個固定字節(jié)開頭,這幾個字節(jié)主要起到標(biāo)識作用,叫作魔數(shù)(magic number)。
* 例如;
* PDF文件以4字節(jié)“%PDF”(0x25、0x50、0x44、0x46)開頭,
* ZIP文件以2字節(jié)“PK”(0x50、0x4B)開頭
* class文件以4字節(jié)“0xCAFEBABE”開頭
*/
private static void readAndCheckMagic() {
System.out.println("\r\n------------ 校驗?zāi)?shù) ------------");
//從class字節(jié)碼中讀取前四位
byte[] magic_byte = new byte[4];
System.arraycopy(classData, 0, magic_byte, 0, 4);

//將4位byte字節(jié)轉(zhuǎn)成16進(jìn)制字符串
String magic_hex_str = new BigInteger(1, magic_byte).toString(16);
System.out.println("magic_hex_str:" + magic_hex_str);

//byte_magic_str 是16進(jìn)制的字符串,cafebabe,因為java中沒有無符號整型,所以如果想要無符號只能放到更高位中
long magic_unsigned_int32 = Long.parseLong(magic_hex_str, 16);
System.out.println("magic_unsigned_int32:" + magic_unsigned_int32);

//魔數(shù)比對,一種通過字符串比對,另外一種使用假設(shè)的無符號16進(jìn)制比較。如果使用無符號比較需要將0xCAFEBABE & 0x0FFFFFFFFL與運算
System.out.println("0xCAFEBABE & 0x0FFFFFFFFL:" + (0xCAFEBABE & 0x0FFFFFFFFL));

if (magic_unsigned_int32 == (0xCAFEBABE & 0x0FFFFFFFFL)) {
System.out.println("class字節(jié)碼魔數(shù)無符號16進(jìn)制數(shù)值一致校驗通過");
} else {
System.out.println("class字節(jié)碼魔數(shù)無符號16進(jìn)制數(shù)值一致校驗拒絕");
}

}

/**
* 校驗版本號
* <p>
* 魔數(shù)之后是class文件的次版本號和主版本號,都是u2類型。假設(shè)某class文件的主版本號是M,次版本號是m,那么完整的版本號可以
* 表示成“M.m”的形式。次版本號只在J2SE 1.2之前用過,從1.2開始基本上就沒有什么用了(都是0)。主版本號在J2SE 1.2之前是45,
* 從1.2開始,每次有大版本的Java版本發(fā)布,都會加1{45、46、47、48、49、50、51、52}
*/
private static void readAndCheckVersion() {
System.out.println("\r\n------------ 校驗版本號 ------------");

//從class字節(jié)碼第4位開始讀取,讀取2位
byte[] minor_byte = new byte[2];
System.arraycopy(classData, 4, minor_byte, 0, 2);
//將2位byte字節(jié)轉(zhuǎn)成16進(jìn)制字符串
String minor_hex_str = new BigInteger(1, minor_byte).toString(16);
System.out.println("minor_hex_str:" + minor_hex_str);
//minor_unsigned_int32 轉(zhuǎn)成無符號16進(jìn)制
int minor_unsigned_int32 = Integer.parseInt(minor_hex_str, 16);
System.out.println("minor_unsigned_int32:" + minor_unsigned_int32);

//從class字節(jié)碼第6位開始讀取,讀取2位
byte[] major_byte = new byte[2];
System.arraycopy(classData, 6, major_byte, 0, 2);
//將2位byte字節(jié)轉(zhuǎn)成16進(jìn)制字符串
String major_hex_str = new BigInteger(1, major_byte).toString(16);
System.out.println("major_hex_str:" + major_hex_str);
//major_unsigned_int32 轉(zhuǎn)成無符號16進(jìn)制
int major_unsigned_int32 = Integer.parseInt(major_hex_str, 16);
System.out.println("major_unsigned_int32:" + major_unsigned_int32);

System.out.println("版本號:" + major_unsigned_int32 + "." + minor_unsigned_int32);

}

}

測試結(jié)果:

* byte字節(jié)碼與運算原值(-54)換行后(-54 & 0x0FF):202

------------ 校驗?zāi)?shù) ------------
magic_hex_str:cafebabe
magic_unsigned_int32:3405691582
0xCAFEBABE & 0x0FFFFFFFFL:3405691582
class字節(jié)碼魔數(shù)無符號16進(jìn)制數(shù)值一致校驗通過

------------ 校驗版本號 ------------
minor_hex_str:0
minor_unsigned_int32:0
major_hex_str:34
major_unsigned_int32:52
版本號:52.0

Process finished with exit code 0

五、綜上總結(jié)

  • 關(guān)于byte在文章;《用java實現(xiàn)jvm虛擬機(jī)》中講過,但是沒有單獨拿出來分析,現(xiàn)在單獨分析下也增強(qiáng)記憶。
  • 任何一個可能不起眼的知識點,不是他不重要,而是你還沒有用到。就像有句話說,不是讀書沒用,而是你沒用。國語博大精深!
  • 認(rèn)認(rèn)真真對待每一個知識點,不斷的夯實自己的地基,這就像是蓋房子在打地基一樣。越深越穩(wěn),最終所服能于你的上層架構(gòu)才會更加精進(jìn)。?
責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 今日頭條
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