Java –如何将字节数组转换为十六进制

蔚落 2023-02-15 05:13 772阅读 0赞

![Java字节\[\]到十六进制][Java]![Java字节\[\]到十六进制][Java]

本文介绍了几种将字节数组或`byte[]`转换为[十六进制][Link 1] （基数16或十六进制）字符串表示形式的方法。

1.  `String.format`
2.  `Integer.toHexString`
3.  Apache Commons编解码器– `commons-codec`
4.  Spring Security加密– `spring-security-crypto`
5.  按位移位和屏蔽。 （教育目的）

> **注意**  
> Apache Commons-Codec和Spring Security Crypto模块都使用类似的`5. Bitwise shifting and masking`技术将字节数组转换为十六进制字符串，请研究下面的源代码，这对于教育目的很有用。

## 1. String.format％02x ##

此`String.format`是将字节数组转换为十六进制的最简单且显而易见的方法， `%02x`用于小写十六进制， `%02X`大写十六进制。

ByteToHexExample1.java

package com.mkyong.crypto.bytes;
    
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    
    public class ByteToHexExample1 {
    
        public static String hex(byte[] bytes) {
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            for (byte aByte : bytes) {
                result.append(String.format("%02x", aByte));
                // upper case
                // result.append(String.format("%02X", aByte));
            }
            return result.toString();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            String input = "a";
            System.out.println(hex(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
    
        }
    }

输出量

Terminal

## 2. Integer.toHexString ##

此`Integer.toHexString(int i)`接受一个`int`作为参数，并返回一个十六进制字符串。 密钥是将`byte`转换为`int`和带有`0xff`掩码以防止符号扩展 。

ByteToHexExample2.java

package com.mkyong.crypto.bytes;
    
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    
    public class ByteToHexExample2 {
    
        public static String hex(byte[] bytes) {
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            for (byte aByte : bytes) {
                int decimal = (int) aByte & 0xff;               // bytes widen to int, need mask, prevent sign extension
                                                                // get last 8 bits
                String hex = Integer.toHexString(decimal);
                if (hex.length() % 2 == 1) {                    // if half hex, pad with zero, e.g \t
                    hex = "0" + hex;
                }
                result.append(hex);
            }
            return result.toString();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            String input = "a";
            System.out.println(hex(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
    
        }
    }

输出量

Terminal

## 3. Apache Commons编解码器 ##

我们可以使用`Hex.encodeHex`将`byte[]`转换为十六进制字符串，或使用`Hex.decodeHex`将十六进制字符串转换为`byte[]` 。

ByteToHexExample3

package com.mkyong.crypto.bytes;
    
    import org.apache.commons.codec.DecoderException;
    import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
    
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    
    public class ByteToHexExample3 {
    
        public static String hex(byte[] bytes) {
            char[] result = Hex.encodeHex(bytes);
            return new String(result);
        }
    
        public static String unhex(String hex) throws DecoderException {
            return new String(Hex.decodeHex(hex));
        }
    
        public static void main(String[] args) throws DecoderException {
    
            String input = "a";
    
            String hex = hex(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println(hex);    // 61
    
            String unhex = unhex(hex);
            System.out.println(unhex);  // a
    
        }
    }

Maven。

pom.xml

<dependency>
          <groupId>commons-codec</groupId>
          <artifactId>commons-codec</artifactId>
          <version>1.14</version>
      </dependency>

## 4. Spring Security加密 ##

在Spring Security中，我们可以使用`Hex.encode`将`byte[]`转换为十六进制字符串。

ByteToHexExample4.java

package com.mkyong.crypto.bytes;
    
    import org.springframework.security.crypto.codec.Hex;
    
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    
    public class ByteToHexExample4 {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            String input = "a";
    
            char[] encode = Hex.encode(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            String hex = new String(encode);
            System.out.println(hex);                    // 61
    
            byte[] decode = Hex.decode(hex);
            System.out.println(new String(decode));     // a
    
        }
    }

Maven。

pom.xml

<dependency>
          <groupId>org.springframework.security</groupId>
          <artifactId>spring-security-crypto</artifactId>
          <version>5.3.2.RELEASE</version>
      </dependency>

## 5.按位移位和屏蔽。 ##

下面的源代码来自[Spring Security Crypto][]模块， [Apache Commons Codes][]使用类似的技术将字节数组转换为十六进制字符串，但有一些小的变化，例如不同的变量名或长度计算，其核心思想是相同的。

5.1十六进制编码。

Hex.java

package org.springframework.security.crypto.codec;
    
      //...
      private static final char[] HEX = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
    			'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
    
      public static char[] encode(byte[] bytes) {
        final int nBytes = bytes.length;
        char[] result = new char[2 * nBytes];         //  1 hex contains two chars
                                                      //  hex = [0-f][0-f], e.g 0f or ff
    
        int j = 0;
        for (byte aByte : bytes) {                    // loop byte by byte
    
                                                      // 0xF0 = FFFF 0000
          result[j++] = HEX[(0xF0 & aByte) >>> 4];    // get the top 4 bits, first half hex char
    
                                                      // 0x0F = 0000 FFFF
          result[j++] = HEX[(0x0F & aByte)];          // get the bottom 4 bits, second half hex char
    
                                                      // combine first and second half, we get a complete hex
        }
    
        return result;
      }

困难的部分是要理解以下两个语句。

HEX[(0xF0 & aByte) >>> 4];
    
      HEX[(0x0F & aByte)];

5.1.1 `HEX[(0xF0 & aByte) >>> 4]` （十六进制的前半部分）

例如，一个二进制字符`a`为`0110 0001` ， `bitwise AND` `0xF0` ，它变为`0110 0000` 。

0110 0001           # 1 hex = 2 chars [0-f][0-f]
                        # In this case, hex = [0110][0001]
    
    0110 0001           # 0110 = first half hex, 0001 = second half hex
    &
    FFFF 0000           # 0xF0 = FFFF 0000 , bitwise AND operator.
    
    0110 0000           # result 0110 0000

逻辑右移4位`0110 0000 >>> 4` ，它变为`0000 0110` 。 阅读此Java >>和>>>按位移位运算符 。

0110 0000 |
    
    ???? 0110 | 0000    # >>> 4
    0000 0110 | 0000    # >>> 4 (logical right shift, zero extension)
    
    0000 0110           # result, the first half hex

将此二进制数`0000 0110`转换为十进制，它是`6` ，查看变量`static final char[] HEX` ，索引6的值是6，十六进制的前半部分是6。

5.1.2 `HEX[(0x0F & aByte)]` （后半十六进制）  
相同的字符`a`二进制为`0110 0001` ， `bitwise AND` `0x0F` 。

0110 0001           # 0110 = first half hex, 0001 = second half hex
    &                   # bitwise AND operator.
    0000 FFFF           # 0x0F = 0000 FFFF
    
    0000 0001           # result 0000 0001

将此二进制数`0000 00001`转换为十进制，为`1` ，再次查看变量`static final char[] HEX` ，索引1的值为1，十六进制的后半部分为1。

我们将十六进制的上半部分和下半部分相结合，即6 + 1，即为`61` 。 对于字符`a` ，十六进制为`61` 。

5.2十六进制解码。

Hex.java

package org.springframework.security.crypto.codec;
    
      //...
    
    	private static final char[] HEX = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
    			'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
    
    	public static byte[] decode(CharSequence s) {
    		int nChars = s.length();
    
    		if (nChars % 2 != 0) {                                             
    			throw new IllegalArgumentException(
    					"Hex-encoded string must have an even number of characters");
    		}
    
    		byte[] result = new byte[nChars / 2];                                  // 1 hex = 2 char
    
    		for (int i = 0; i < nChars; i += 2) {                                  // step 2, 1 hex = 2 char
    			int msb = Character.digit(s.charAt(i), 16);                         // char -> hex, base16
    			int lsb = Character.digit(s.charAt(i + 1), 16);
    
    			if (msb < 0 || lsb < 0) {
    				throw new IllegalArgumentException(
    					"Detected a Non-hex character at " + (i + 1) + " or " + (i + 2) + " position");
    			}
    			result[i / 2] = (byte) ((msb << 4) | lsb);
    		}
    		return result;
    	}
    
    }

例如，相同的十六进制`61`字符`a` 。

`Character.digit`是JDK API，将`char`转换为16或16进制并返回`int` 。

int msb = Character.digit(s.charAt(i), 16);           // msb = 6
    int lsb = Character.digit(s.charAt(i + 1), 16);       // lsb = 1

*  `msb`代表[最高有效位][Link 2] （或高阶位或最左位）。
 *  `lsb`代表[最低有效位][Link 3] （或最右边的位）。

> **注意**  
> `msb`和`lsb`变量名称有些奇怪，我认为作者指的是前4位和后4位。

在Java int `6` ，二进制值为`0000 0110` ; 对于int `1`二进制是`0000 0001`

(byte) ((msb << 4) | lsb);  // in this example, msb = 6, lsb = 1

# (byte) ((msb << 4) | lsb);
    
         | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0110 |    # msb, 6 is an int, 32-bit
                                                              # (byte) ((msb << 4) | lsb);
                                                              # (byte) ((6 << 4) | 1);
    # <<-- 4
    0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0110 ???? |    # 6 << 4
    
    0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0110 0000 |    # left shift, ignore sign, zero extension.
    
         | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0110 0000 |    # final msb
    
         # bitwise | operator, bitwise inclusive OR
    
         | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0001 |    # lsb = 1
    
         | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0110 0001 |    # msb | lsb = 0110 0001
    
         | 0110 0001 |                                        # (byte) (msb|lsb) , down cast from int to byte 8-bit

最终的二进制文件是`0110 0001` 。

此代码段将二进制字符串转换为字符串，对于二进制`0110 0001` ，该字符串为`a` 。

int charCode = Integer.parseInt("01100001", 2);
      System.out.println(charCode);                       // 97, look ascii table
      String str = Character.toString((char) charCode);
      System.out.println(str);                            // output = a

谢谢阅读。

## 参考文献 ##

*  [维基百科-十六进制][Link 1]
 *  [维基百科–按位运算][Link 4]
 *  Java Sign扩展
 *  Java >>和>>>按位移位运算符
 *  [Oracle –按位和移位运算符][Oracle]
 *  [Spring安全加密][Spring Security Crypto]

标签： [0xff][] [base16][] [字节数组][Link 5] [十六进制][Link 6] [安全性][Link 7]

> 翻译自: [https://mkyong.com/java/java-how-to-convert-bytes-to-hex/][https_mkyong.com_java_java-how-to-convert-bytes-to-hex]

[Java]: http://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9ta3lvbmcuY29tL3dwLWNvbnRlbnQvdXBsb2Fkcy8yMDE4LzA5L2phdmEtYnl0ZS1hcnJheXMtdG8taGV4LnBuZw?x-oss-process=image/format,png
[Link 1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Hexadecimal
[Spring Security Crypto]: https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/5.0.x/reference/html/crypto.html
[Apache Commons Codes]: http://commons.apache.org/proper/commons-codec/
[Link 2]: https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_numbering#Most_significant_bit
[Link 3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_numbering#Least_significant_bit
[Link 4]: https://en.wikipedia.org/wiki/Bitwise_operation
[Oracle]: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/op3.html
[0xff]: https://mkyong.com/tag/0xff/
[base16]: https://mkyong.com/tag/base16/
[Link 5]: https://mkyong.com/tag/byte-array/
[Link 6]: https://mkyong.com/tag/hex/
[Link 7]: https://mkyong.com/tag/security/
[https_mkyong.com_java_java-how-to-convert-bytes-to-hex]: https://mkyong.com/java/java-how-to-convert-bytes-to-hex/