(转)DataInputStream类readLong()引起的

今天无意中看了下jdk中的DataInputStream类，然后看到readLong()方法，如下：

private byte readBuffer[] = new byte[8];
public final long readLong() throws IOException {
        readFully(readBuffer, 0, 8);
        return (((long)readBuffer[0] << 56) +
                ((long)(readBuffer[1] & 255) << 48) +
        ((long)(readBuffer[2] & 255) << 40) +
                ((long)(readBuffer[3] & 255) << 32) +
                ((long)(readBuffer[4] & 255) << 24) +
                ((readBuffer[5] & 255) << 16) +
                ((readBuffer[6] & 255) <<  8) +
                ((readBuffer[7] & 255) <<  0));
    }

顿时觉得很困惑，为什么数组里的第一个元素直接进行移位运算，而后面的都和255进行了与运算呢？
当时觉得困惑的原因是因为byte类型转成int类型应该不用做任何处理的，后来查了下资料后获得了灵感，找到了原因。
原因是这样的，在将输入流的内容读取到byte数组时，会进行截断。因为输入流读取时，虽然是按byte读取的，但是是以int类型返回，且数据范围是1~255，除非到了输入流结束时，返回才是-1。所以在将数据读取到byte数组，不可避免会进行截断，对于一般的数据可能没有问题，但是对于255这样高位以1开头的数据，会有问题。因为java都是有符号数，开头为1代表是负数。这样，在readLong()里，对数据元素进行移位时，会默认转换成int型，这样就导致byte型的255转成int型后，高位依旧为1（实际上代表的是-1了）。这样并不是我们想要的。实际上需要对这些元素进行无符号扩展，也就是高位补0。这就是为什么都要和255做与运算的原因。同样，可以考虑下为什么第一个元素没有进行与运算直接就移位了？其实答案很简单，就是因为在左移动56位后，高位的8位数字必然是数组里的第一个元素。
通过这个，我们其实可以做一些无符号左移的操作。

byte[] bytes = new byte[] { (byte) -42 };
        ByteArrayInputStream input = new ByteArrayInputStream(bytes);
        int i = input.read();       
        System.out.println("无符号数:" + i);        
        System.out.println("无符号二进制数:"  + Integer.toBinaryString(i));

另外可以用更简单的方式：

byte b = (byte) -42;
        int result = (b & 0xFF);
        System.out.println("无符号数:" + result);
        System.out.println("无符号二进制数:" + Integer.toBinaryString(result)); 

这种方式就用到上面提到的与计算方式。

备注：
(long)readBuffer[0] << 56的运算顺序是先对readBuffer[0]向上转型为long，然后做移位运算。
对于byte,short类型的变量，他们的值域是包括正负的，所以要得到无符号的int值就需要和0xff,0xffff做与运算，其目的是保留低位同时高位置零。
对于char类型的变量，他的值域不包括负数，所以直接强转成int型就可以了。
从DataInputStream的readShort()和readUnsignedShort()可以看出，在方法内部都用了in.read(),得到了无符号的int,然后两个int进行拼接。最后如果是要shot值就直接向下转型，如果是要得到无符号值，就返回int。

public final short readShort() throws IOException {
        int ch1 = in.read();
        int ch2 = in.read();
        if ((ch1 | ch2) < 0)
            throw new EOFException();
        return (short)((ch1 << 8) + (ch2 << 0));
    }
public final int readUnsignedShort() throws IOException {
        int ch1 = in.read();
        int ch2 = in.read();
        if ((ch1 | ch2) < 0)
            throw new EOFException();
        return (ch1 << 8) + (ch2 << 0);
    }