TCP通信实现对接硬件发送与接收十六进制数据 & int与byte的转换原理 & java中正负数的表示

时间：2019-03-05 21:18:01 阅读：260 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

　　　今天收到的一份需求任务是对接硬件，TCP通信，并给出通信端口与数据包格式，如下:

技术图片

1.首先编写了一个简单的十六进制转byte[]数组与byte[]转换16进制字符串的两个方法，如下:

    /**
     * 将十六进制的字符串转换成字节数组
     *
     * @param hexString
     * @return
     */
    public static byte[] hexStrToByteArrs(String hexString) {
        if (StringUtils.isEmpty(hexString)) {
            return null;
        }

        hexString = hexString.replaceAll(" ", "");
        int len = hexString.length();
        int index = 0;

        byte[] bytes = new byte[len / 2];

        while (index < len) {
            String sub = hexString.substring(index, index + 2);
            bytes[index / 2] = (byte) Integer.parseInt(sub, 16);
            index += 2;
        }

        return bytes;
    }

    /**
     * 数组转换成十六进制字符串
     * 
     * @param byte[]
     * @return HexString
     */
    public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);
        String sTemp;
        for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {
            sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]);
            if (sTemp.length() < 2)
                sb.append(0);
            sb.append(sTemp.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

测试:

        String string = "C0 10 00 00 00 02 04 00 01 00 00 a2 6f";
        byte[] bs = { -64, 16, 0, 0, 0, 2, 4, 0, 1, 0, 0, -94, 111 };
        System.out.println(Arrays.toString(hexStrToByteArrs(string)));
        System.out.println(bytesToHexString(bs));

结果:

[-64, 16, 0, 0, 0, 2, 4, 0, 1, 0, 0, -94, 111]
C010000000020400010000A26F

补充:这里说明一下简单的十六进制转byte与byte转十六进制的方法:

以十六进制的 C0,也就是十进制的192为例子。

(1)十六进制转byte:

        // 1.先转为In类型
        int parseInt = Integer.parseInt("c0", 16);
        // 2.强转为byte
        byte b = (byte) parseInt;
        System.out.println(parseInt);
        System.out.println(b);

结果:

192
-64

在这里也明白了实际我们调用Integer.parseInt(str)的时候默认传的是十进制，如下:

    public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
        return parseInt(s,10);
    }

注意：

int占4个字节，byte占1个字节，1个字节占8位，那么强制类型转换int型截取低8位，对数据也不会造成影响。

如果再从byte型转换成int型呢。int强制转换为byte型数据时，会产生一个-128~127的有符号字节，所以byte转int的时候需要根据符号判断。

如下:

        int intNum = 192;
        byte byteNum = (byte) intNum;
        int intNum2 = byteNum;
        System.out.println(intNum);
        System.out.println(byteNum);
        System.out.println(intNum2);

结果:

192
-64
-64

正确的byte转int是需要考虑byte的符号的，如下:

        int intNum = 192;
        byte byteNum = (byte) intNum;
        int intNum2 = byteNum > 0 ? byteNum : byteNum + 256;
        System.out.println(intNum);
        System.out.println(byteNum);
        System.out.println(intNum2);

结果:

192
-64
192

计算机表示正负数(想着明白一下转换原理)

关于计算机表示正负数的方法:

　　1. 负数在计算机中的表示为取反+1，取反+1成为这个数的二进制补码。

　　2.最高位为符号位，1负，0正。

以上面的int类型192为例子，其二进制表示为:(前面的xxx表示24个0，也就是前面3个byte都是0)

000...(24个0) 11000000

其转换为byte之后是舍掉前3byte，取低八位，就只剩下 11000000。

11000000: 由于第一位是符号位，1代表负数，所以其计算方法是取反加1 (取反之后是: 00111111,加1之后是01000000），转换为十进制就是 -64 。

再以十进制的128为例子:

其int型位数如下: 000...(24个0) 10000000

转换为byte之后为 10000000

由于1表示为负数，所以先取反为01111111，再加上00000001之后就是10000000，计算结果就是-128。

        int intNum = 128;
        byte byteNum = (byte) intNum;
        int intNum2 = byteNum > 0 ? byteNum : byteNum + 256;
        System.out.println(intNum);
        System.out.println(byteNum);
        System.out.println(intNum2);

结果:

128
-128
128

(2)byte转16进制的字符串

        byte b = -64;
        int intNum2 = b > 0 ? b : b + 256;
        String string = Integer.toString(intNum2, 16);
        System.out.println(string);

结果:

　　这里需要明白:byte转为int需要根据符号进行转换，原因参考上面的补充；然后调用Integer.toString(num,radix)即可实现int转换十六进制字符串。

2.Java实现TCP协议发送十六进制数据(将十六进制数据转换为byte[])和接收byte数据并转成16进制字符串

服务端:(也就是模拟硬件，接受byte[]数据并转成16进制)

package zd.dms.socket;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Arrays;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1:建立服务器端的tcp socket服务,必须监听一个端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(24992);
        // 2: 通过服务器端的socket对象的accept方法获取连接上的客户端对象
        Socket s = null;
        // 3：获取客户端的数据
        while (true) {
            // 接受Socket服务,如果有,没有则堵塞,等待
            s = ss.accept();
            System.out.println("accept success.......");
            try {
                // 从Socekt输入流中获取客户端发送过来的输出流
                InputStream in = s.getInputStream();
                byte[] buf = new byte[1024];
                int len = in.read(buf);
                System.out.println("从客户端传送来的数据如下:");
                System.out.println(Arrays.toString(buf));

                // 通过服务器端Socket输出流,写数据,会传送到客户端Socket输入流中
                OutputStream out = s.getOutputStream();
                String retunStr = "C0 01 01 03 FF 00 C0";
                out.write(SocketUtils.hexStrToByteArrs(retunStr));
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("error");
            } finally {
                s.close();
            }
        }
    }
}

客户端:模拟发送十六进制数据并且接收十六进制数据

package zd.dms.socket;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

import org.apache.commons.lang.math.NumberUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import zd.dms.service.config.SystemConfigManager;

public class SocketUtils {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SocketUtils.class);
    private static Socket socket = null;
    private static String archivesCenterAPIIP = StringUtils
            .defaultString(SystemConfigManager.getInstance().getECMProps("archivesCenterAPIIP"), "127.0.0.1");
    private static String archivesCenterAPIPort = StringUtils
            .defaultString(SystemConfigManager.getInstance().getECMProps("archivesCenterAPIPort"), "24992");

    public static boolean connection() {
        if (socket != null) {
            return true;
        }

        try {
            socket = new Socket(archivesCenterAPIIP, NumberUtils.toInt(archivesCenterAPIPort));
            return true;
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("connection error", e);
            return false;
        }
    }

    public static void stop() {
        try {
            if (socket != null) {
                socket.close();
                socket = null;
            }
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error("connection error", e);
        }
    }

    /**
     * 发送数据
     * 
     * @param cmd
     *            需要发送的数据(十六进制的字符串形式)
     * @return 接受到的数据(十六进制的字符串形式)
     */
    public static String sendCmd(String cmd) {
        if (!connection() || socket == null) {
            return "error";
        }

        try {
            OutputStream out = socket.getOutputStream();
            byte[] hexStrToByteArrs = hexStrToByteArrs(cmd);
            if (hexStrToByteArrs == null) {
                return "error";
            }
            out.write(hexStrToByteArrs);

            InputStream in = socket.getInputStream();
            byte[] buf = new byte[1024];
            int len = in.read(buf);

            stop();

            return bytesToHexString(buf);
        } catch (IOException e) {
            LOGGER.error("sendCmd error", e);
            return "error";
        }
    }

    /**
     * 将十六进制的字符串转换成字节数组
     *
     * @param hexString
     * @return
     */
    public static byte[] hexStrToByteArrs(String hexString) {
        if (StringUtils.isEmpty(hexString)) {
            return null;
        }

        hexString = hexString.replaceAll(" ", "");
        int len = hexString.length();
        int index = 0;

        byte[] bytes = new byte[len / 2];

        while (index < len) {
            String sub = hexString.substring(index, index + 2);
            bytes[index / 2] = (byte) Integer.parseInt(sub, 16);
            index += 2;
        }

        return bytes;
    }

    /**
     * 数组转换成十六进制字符串
     * 
     * @param byte[]
     * @return HexString
     */
    public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);
        String sTemp;
        for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {
            sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]);
            if (sTemp.length() < 2)
                sb.append(0);
            sb.append(sTemp.toUpperCase());
            // 在这里故意追加一个逗号便于最后的区分
            sb.append(" ");
        }
        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(sendCmd("0f 0f"));
        System.out.println(sendCmd("0f 0f"));
    }
}