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Java int如何高效转byte数组?

在 Java 中,将 int 类型转换为 byte 数组是一个常见的操作,特别是在处理网络协议、文件存储或低级数据格式时。int 占用 4 个字节(32 位),而 byte 占用 1 个字节(8 位),因此我们需要将 int 的 4 个字节分别提取出来,存入一个长度为 4 的 byte 数组中。

Java int如何高效转byte数组?-图1
(图片来源网络,侵删)

方法 1:使用位运算(推荐)

这是最直接且高效的方法,通过位移和位与操作来提取每个字节。

public static byte[] intToByteArray(int value) {
    byte[] bytes = new byte[4];
    bytes[0] = (byte) (value >> 24); // 最高位字节
    bytes[1] = (byte) (value >> 16);
    bytes[2] = (byte) (value >> 8);
    bytes[3] = (byte) value;       // 最低位字节
    return bytes;
}

解释:

  • value >> 24:将 int 的最高 8 位(第 31-24 位)移动到最低 8 位,然后通过 (byte) 强制类型转换截取这 8 位。
  • value >> 16:将第 23-16 位移到最低 8 位。
  • value >> 8:将第 15-8 位移到最低 8 位。
  • value:直接截取最低 8 位(第 7-0 位)。

方法 2:使用 ByteBuffer(NIO)

Java NIO(New I/O)提供了 ByteBuffer 类,可以更简洁地完成转换。

import java.nio.ByteBuffer;
public static byte[] intToByteArray(int value) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
    buffer.putInt(value);
    return buffer.array();
}

解释:

Java int如何高效转byte数组?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • ByteBuffer.allocate(4):分配一个 4 字节的缓冲区。
  • buffer.putInt(value):将 int 写入缓冲区。
  • buffer.array():将缓冲区的内容转换为 byte 数组。

方法 3:使用 ByteArrayOutputStreamDataOutputStream

这种方法通过流的方式写入数据,适用于更复杂的场景。

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
public static byte[] intToByteArray(int value) throws IOException {
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(4);
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);
    dos.writeInt(value);
    return baos.toByteArray();
}

解释:

  • ByteArrayOutputStream:在内存中创建一个字节数组输出流。
  • DataOutputStream:提供写入基本数据类型的方法(如 writeInt)。
  • baos.toByteArray():将流中的字节数组取出。

字节序(Byte Order)

需要注意的是,Java 的 intbyte 数组的转换默认是大端序(Big-Endian),即最高位字节(MSB)存放在数组的最前面(bytes[0]),如果需要小端序(Little-Endian),可以调整顺序或使用 ByteBufferorder() 方法。

小端序示例(使用 ByteBuffer):

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
public static byte[] intToByteArrayLittleEndian(int value) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
    buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); // 设置为小端序
    buffer.putInt(value);
    return buffer.array();
}

完整示例代码

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
public class IntToByteArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        int value = 0x12345678;
        // 方法 1:位运算
        byte[] bytes1 = intToByteArray(value);
        printByteArray(bytes1); // 输出: [12, 34, 56, 78] (大端序)
        // 方法 2:ByteBuffer(大端序)
        byte[] bytes2 = intToByteArray(value);
        printByteArray(bytes2); // 输出: [12, 34, 56, 78]
        // 方法 3:ByteBuffer(小端序)
        byte[] bytes3 = intToByteArrayLittleEndian(value);
        printByteArray(bytes3); // 输出: [78, 56, 34, 12]
    }
    // 方法 1:位运算
    public static byte[] intToByteArray(int value) {
        return new byte[]{
            (byte) (value >> 24),
            (byte) (value >> 16),
            (byte) (value >> 8),
            (byte) value
        };
    }
    // 方法 2:ByteBuffer(大端序)
    public static byte[] intToByteBuffer(int value) {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
        buffer.putInt(value);
        return buffer.array();
    }
    // 方法 3:ByteBuffer(小端序)
    public static byte[] intToByteArrayLittleEndian(int value) {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
        buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        buffer.putInt(value);
        return buffer.array();
    }
    // 辅助方法:打印字节数组
    public static void printByteArray(byte[] bytes) {
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            System.out.print(String.format("%02X", bytes[i]));
            if (i < bytes.length - 1) {
                System.out.print(", ");
            }
        }
        System.out.println("]");
    }
}

输出结果:

[12, 34, 56, 78]
[12, 34, 56, 78]
[78, 56, 34, 12]
方法 优点 缺点
位运算 高效、不依赖额外类 需要手动处理字节序
ByteBuffer 代码简洁、支持字节序 需要导入 NIO 包
DataOutputStream 适合流式操作 性能稍低、需要处理异常

推荐使用 方法 1(位运算)方法 2(ByteBuffer),根据具体需求选择是否需要处理字节序。

Java int如何高效转byte数组?-图3
(图片来源网络,侵删)
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