java位运算和字节编码（一）

我们都知道计算机存储的是二进制，长度是8个比特。

byte b = 10;
int i = -10;
long l = 10L;

那么以上几个变量如何用二进制表示呢？
很多人第一印象肯定是 b变量占用一个字节，也就是8位，所以 b用二进制表示就是 1010，高位补零，所以是 00001010。那么i是int，占用4个字节，也就是32位，但因为是负数，所以最高位是100000000 00000000 00000000 00001010。同理 l变量则是 00000000 00000000 00000000 00000000 000000000 00000000 00000000 00001010。

上面的推理过程中存在一处错误，就是在java中存储的是补码，而不是原码。正数的原码，反码和补码相同。负数则不是一样。以上面 int i = -10 作为例子。

变量 i
原码 1000 1010
# 反码是符号位不变，其他位取反
反码 1111 0101
#补码则是在反码的基础上加1
补码 1111 0110

所以-10 在计算机中正确的表示应该是 1111 0110。
上面我们已经学习原码，反码和补码相关的概念，至于为什么要用补码，感兴趣的可以自己去查。

我们也知道在网络传输中，存储的就是二进制相关的byte数组。那么现在我们需要往消息中写入int或者long相关的信息，如何转换为byte数组中的相关项？第一个想到的办法就是强制转换。

int x = 135;
System.out.println((byte)x);  /** 输出-121 **/

x = -135;
System.out.println((byte)x); /** 输出-121 **/

可见输出的答案并不如你所愿。想知道为什么这样吗？感兴趣的可以自己去推导。
额，还是帮你们推导一遍吧。我们以 -135为例。
首先我们知道 int 占用4个字节，而byte占用1个字节，同时你也看到 -135已经超出了一个字节所能表示的范围[-128, 127]。如果强制转换后还能显示出正确结果，那才恐怖啊。

-135

原码 10000000 00000000 00000000 10000111

反码 11111111 11111111 11111111 01111000

补码 11111111 11111111 11111111 01111001

我们知道java中存储的是补码，可是因为byte只占一个字节，所以转换的时候只取到最低位那个字节也就是 01111001作为转换后补码存在。因为正数的原码和补码相同，也即是这个字节的原码是01111001，原值是 121。

刚才我们讨论的是int强制转换成byte类型可能存在的问题。那么如果我需要把byte类型的强制转换成int类型的会出现什么样的问题。

byte num = 120;        
System.out.println((int)num); 
num = -120;
System.out.println((int)num);

大家看到这两行示例代码时。尽量自己尝试推导出结果来，不要看我下面的推导过程。
我们以-120作为例子，尝试推导下（看到没有，我喜欢负数）。

-120

原码 11111000

反码 10000111

补码 10001000

##此刻开始转换为int类型，占4个字节，符号位1，用1填充高位三个字节。如果符号位是0，高位会用0填充。

补码 11111111 11111111 11111111 10001000 /** 存储在内存中的int整形补码 **/
反码 11111111 11111111 11111111 10000111
原码 10000000 00000000 00000000 01111000 
原值 -120

所以 当 byte num = -120 时， (int)num = -120
我相信很多人都没有自己推导，直接看我的推导的。那么再给你个机会，尝试推导下当byte num = 120的时候推导过程。

通过byte强制转换成int 好像一切都很顺利，也没有int强制转换成byte相关的问题。
当真的是那样吗？下一篇我们继续探讨这个话题。

原文链接 http://segmentfault.com/a/1190000003758605/