java中byte轉換int時為何與0xff進行與運算

在剖析該問題前請看如下程式碼
 public static String bytes2HexString(byte[] b) {
  String ret = "";
  for (int i = 0; i < b.length; i++) {
   String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
   if (hex.length() == 1) {
    hex = '0' + hex;
   }
   ret += hex.toUpperCase();
  }
  return ret;
 }
上面是將byte[]轉化十六進位制的字串,注意這裡b[i] & 0xFF將一個byte和 0xFF進行了與運算,然後使用Integer.toHexString取得了十六進位制字串,可以看出
b[i] & 0xFF運算後得出的仍然是個int,那麼為何要和 0xFF進行與運算呢?直接 Integer.toHexString(b[i]);,將byte強轉為int不行嗎?答案是不行的.

其原因在於:
1.byte的大小為8bits而int的大小為32bits
2.java的二進位制採用的是補碼形式

在這裡先溫習下計算機基礎理論

byte是一個位元組儲存的，有8個位，即8個0、1。
8位的第一個位是符號位，
也就是說0000 0001代表的是數字1
1000 0000代表的就是-1
所以正數最大位0111 1111，也就是數字127
負數最大為1111 1111，也就是數字-128

上面說的是二進位制原碼，但是在java中採用的是補碼的形式，下面介紹下什麼是補碼

1、反碼：
        一個數如果是正，則它的反碼與原碼相同；
        一個數如果是負，則符號位為1，其餘各位是對原碼取反；

2、補碼：利用溢位，我們可以將減法變成加法
       對於十進位制數，從9得到5可用減法：
       9－4＝5    因為4+6＝10，我們可以將6作為4的補數
       改寫為加法：
       9+6＝15（去掉高位1，也就是減10）得到5.

       對於十六進位制數，從c到5可用減法：
       c－7＝5    因為7+9＝16 將9作為7的補數
       改寫為加法：
       c+9＝15（去掉高位1，也就是減16）得到5.

    在計算機中，如果我們用1個位元組表示一個數，一個位元組有8位，超過8位就進1，在記憶體中情況為（100000000），進位1被丟棄。

    ⑴一個數為正，則它的原碼、反碼、補碼相同
    ⑵一個數為負，剛符號位為1，其餘各位是對原碼取反，然後整個數加1
    
 - 1的原碼為                10000001
 - 1的反碼為                11111110
                                                   + 1
 - 1的補碼為                11111111
 
 0的原碼為                 00000000
 0的反碼為                 11111111（正零和負零的反碼相同）
                                          +1
 0的補碼為               100000000（舍掉打頭的1，正零和負零的補碼相同）

Integer.toHexString的引數是int，如果不進行&0xff，那麼當一個byte會轉換成int時，由於int是32位，而byte只有8位這時會進行補位，
例如補碼11111111的十進位制數為-1轉換為int時變為11111111111111111111111111111111好多1啊，呵呵！即0xffffffff但是這個數是不對的，這種補位就會造成誤差。
和0xff相與後，高24位元就會被清0了，結果就對了。