Java與C/C++網路通訊時的資料轉換

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最近做了一款Android應用，需要和PC端通過socket傳遞資料。PC端是用C++開發的，為了方便傳輸，在發送之前都將資料轉化為位元組數組。本以為可以萬事大吉，可是過程還是會有一些問題。下面是我遇到的幾個問題以及解決方案，這裡做一個簡單的記錄，也希望大家遇到後能夠快速解決，同時歡迎各位補充指正~

Java Socket的接收與發送

首先我們會建立一個socket串連，然後從中擷取InputStream和OutputStream。在接收的時候我是用一個DataInputStream對Socket的InputStream進行封裝，便於後面接收不同大小的資料類型。在發送時先通過DataOutputStream()對OutputStream進行封裝，然後將不同的資料類型寫入，最後用ByteArrayOutputStream封裝轉化成位元組流，通過已經建立好的Socket通道發送。這樣以來會有以下兩個問題。

問題一：大小端問題

PC端裝置使用的是x86平台， 資料為小端格式。而jvm虛擬機器採用的大端格式，當你用Java讀取一個位元組，如：調用dataInputStream.read()的時候，可以正常的讀出一個位元組。但是如果要讀出多位元組的資料類型，如：dataInputStream.readInt()的時候，就會出現大小端的資料錯誤。小端格式會把低位元組的資料存放區在低地址儲存空間，而大端格式會把低位元組的資料存放區在高地址空間。這樣以來，資料的高地位就正好顛倒了。

解決方案

這個問題的解決方案也比較容易，通過對錯誤資料高地位進行蝶形交換可以得到結果。對於大小端格式轉換可以先做一個基於short的轉換，然後對Int資料高低位分別調用short的轉換即可，代碼如下：

    /**     * 大小端蝶形交換     *      * @param data     *            待交換的short資料     * @return 轉換後的short數     */    private static short swapShortToLittleEndian(short data)    {        short ret = (short) ((data << 8) | (data >> 8) & 0x00FF);        ret = (short) (ret & 0xFFFF);        return ret;    }

然後對於int資料可以分別對高低16位進行以上轉換：

    /**     * 大小端蝶形交換     *      * @param data     *            待交換的int資料     * @return 轉換後的int數     */private static void swapIntToLittleEndian(int data)    {        int ret = swapShortToLittleEndian((short) ((data >> 16) & 0xFFFF))                | (swapShortToLittleEndian((short) data) << 16);        return ret;    }

經過以上兩種函數可以將16位元組、32位元組的資料轉為小端格式，對於64位的可以採用同樣的原理。
PS：可能有朋友會對上面頻繁的和0xFFFF/0xFF作與運算有些疑惑，這裡也是要說的第二個問題，這個與運算是必須的，下面來說說原因

問題二：Java隱式類型轉換

在Java中，對byte 的 + - * / >> >>> << & | ^ (加，減，乘，除，右移，左移，無符號右移，位與，位或，位異或)操作，均會是首先將byte轉化為int, 再行運算。然後，這一過程可能導致多種問題。

解決方案

大家知道在Java中為了方便資料的處理，只存在有符號數。即用最高位來表示符號，其餘位表示實際的資料。在上面大小端轉換中，我們需要首先將低8位元據移到高8位，同時將高8位元據移到低8位。在左移的過程當中，右邊毫無疑問是自動補0，那麼直接進行移位的結果會是我們想要的結果。但是如果是右移，對於正數而言（最高位是0），也能得到正確的結果；然而如果是負數（最高位是1），此時右移的時候高位是會自動補1，當然這個可以通過運算子“>>>”來解決，但是這裡還有另一個問題：當對byte移位時，系統會將其隱式轉為int資料，如果是負數，那麼補齊的高位元據則全為1。
如果在右移之後不和0xFF做位與，那麼之後和高位元據位或拼接的時候高位會直接全為1，這也就是為什麼會頻繁做位與操作的原因。
綜上：
1. 用Java接收C++無符號資料的時候，一定要注意大小端的轉換。
2. 另外遇到移位操作，需要注意在右移之後必須將高位清零來消除錯誤。

以上是個人遇到的問題及自己的解決方案，如有更多方案，歡迎補充！

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