Java 從流中讀取byte的奇怪現象，出現負值，詳解（經典 重要）

來源：https://blog.csdn.net/xingtanzjr/article/details/50898122

https://blog.csdn.net/zhaomengszu/article/details/54562056

其實一點都不奇怪，下面我們來詳細分析

首先看下面一段代碼，代碼的意思是將128寫入到文件中，再從文件中讀出一個byte輸出

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    int a = fis.read();
    System.out.println(a);

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輸出結果爲：

128

這符合我們的直觀感覺，寫入128，讀出來也是128

下面我們修改一下代碼，將數據度入到byte數組裏，看看輸出會是什麼樣子，代碼如下

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    byte[] b = new byte[1];
    fis.read(b, 0, 1);
    System.out.println(b[0]);

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輸出結果爲

-128

好了，“奇怪”的現象出現了，這是爲什麼呢？

首先，我們需要了解一些基礎知識，在Java中，byte的範圍爲 -128 ~ 127，並沒有128這個數值；其次，讀者需要了解一下負數在Java中如何表示（即原碼、反碼、補碼的相關知識，請讀者自行谷歌）。

下面，我們來分析一下出現 -128 的原因:

首先，fos.write(128) 表示寫入 “128” 所代表的字節，即 1000 0000，也就是說，文件中當前包含一個字節，8位依次爲 1 0 0 0 0 0 0 0

當我們調用fis.read()時，該方法會返回一個無符號byte，也就說直接將1000 0000翻譯爲128，大家可以去看該方法的說明，返回值的範圍爲0 ~ 255；所以我們得到了 128 的輸出；

當我們調用fis.read(b, 0, 1)時，相當於把文件中第一個字節讀入到了b[0]中，此時b[0]的二進制表示爲1000 0000，根據負數在Java中的表示方法，我們可以計算出，該二進制序列的數值爲 -128，也就是說這個過程並沒有將其轉化爲無符號數值的過程，所以我們得到了 -128 的輸出。

那麼，我們如何解決這個問題呢？

首先，我們需要看一下fos.write(int a)這個方法，它的功能是寫入a代表的byte值，也就是說，該函數實際上是將a 的後八位寫入到文件中 , 所以作者建議在使用該方法時，爲了避免產生歧義，a 的範圍最好在 0 ~ 255 之間，初學者最好在 0 ~ 127 之間。（具體原因可以結合負數的表示規則自己想想哦~）。

迴歸正題，我們如何解決上文中的問題呢，即 “寫入128、讀出-128” 的問題，我們可以用下面的代碼來解決。

    File f = new File("f1");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(f);
    fos.write(128);
    fos.close();

    FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
    byte[] b = new byte[1];
    fis.read(b, 0, 1);
    System.out.println(b[0] & 0xff);

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也就是說，用b[0] & 0xff的方法得到b[0]的無符號值。

插入一個小問題，就是，b[0] | 0xff得到的是一個負值，而 & 得到的卻是一個正值。這裏根據作者的猜測，可能是如下原因，主要和 & 運算的步驟有關：

進行 b[0] & 0xff運算時的步驟如下：

1. 因爲0xff默認應該用int來保存，所以首先將 b[0] 強制轉化爲 int 類型表示，b[0] 的數值爲-128，所以其二進制表示爲11111111 11111111 11111111 10000000
2. 0xff的二進制表示爲 00000000 00000000 00000000 11111111
3. 這兩個數做 & 運算後，得到 00000000 00000000 00000000 10000000，其表示的值爲128

“或 運算”的過程類似，讀者可以自己推理一下