十六進制字符串轉float數組

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一、前景提要

有個需求是MySQL數據庫中存儲了一段十六進制的值，字段類型是longblob，需要將這個值轉換並存儲到float類型的數組中。假如，該十六進制值共有248個字符（1個"F"就表示一個字符）。

二、注意要點

1. MySQL數據庫表字段類型longblob對應的Java類型是byte[]數組；

2. 1個byte=8bit，一個十六進制值，例如"F"，只用4bit就可以存儲表示，所以，應該是兩個十六進制值，如"FF"，對應一個byte（字節）。所以，上面說的248個十六進制字符應該對應的是124個字節。注意，這里有個大坑，導致這個問題卡了很久，數據怎么處理都不對，后面會有解釋。

3. 解析出來的單個數據為float類型的值，1個float值占4個字節。此處數據解析會有大端模式小端模式的問題，具體怎么解析，要看數據具體是怎么存的。我這邊數據是按小端模式存儲的。

　　這里簡單解釋一下大端模式和小端模式，此處提供一個百度百科鏈接：

　　　　a. 小端模式：低地址中存放的是單個數據的低字節，高地址中存放的是單個數據的高字節；例如：假設數據庫數據為“0123”，小端模式解析是按照“3210”排列解析。

　　　　b. 大端模式：低地址中存放的是單個數據的高字節，高地址中存放的是單個數據的低字節；例如：假設數據庫數據為“0123”，大端模式解析是按照“0123”排列解析。

　　什么？沒懂！原諒博主水平有限。此處放一個百度百科解釋鏈接：大小端模式 ，請自行食用。若還需要深入了解，請右轉自行百度。

4. 前4個字節是不需要的，所以不用處理。（此處為當前需求中的解析格式要求，所以下面代碼也是按照這個格式解析，此處各位看官還是需要根據自己需求來）。

三、坑是什么？

上面說到有個坑，卡了很久。上面說了，MySQL數據庫表字段類型longblob對應的Java類型是byte[]數組，所以類中是用byte[]數組接收結果。本以為此處byte[]數組接收的數據應該是，比如說數據庫的數據是十六進制的"FE03"值，那么byte[]數組中，數據存儲應該為["00001111", "00001110", "00000000", "00000011"]。然后按照兩個十六進制數為一個字節進行計算，比如十六進制的"FE03"值分為"FE"和"03"，對應的byte[]數組應該為["11111110", "00000011"]。然而，事實並非如此，因為一開始就錯了。怪我自己先入為主的想成數據存儲應該像我剛剛講的那樣，然而並不是。實際上類中byte[]數組存儲的並不是十六進制（如"F"）對應的二進制的值（如"00001111"），而是每個字符對應的二進制的值，如"F"對應ASCII碼表中的十進制的值為70，轉換成二進制值為"0100 0110"，所以類中byte[]數組存儲的是數據庫該字段值的字符串中，每個字符對應的二進制值（ASCII碼表可查）。這並不是我們所希望得到的結果。這么大個坑卡了很久才發現，血淚史！（T_T）。

四、新的問題出現

既然，我們已經發現了問題的關鍵。那么接下來就是轉換的數據的問題了，如何將"F"這個字符對應的byte值（也就是"01000110"）轉換成十六進制對應的二進制的值（也就是我們真正需要的值"00001111"），成了一個新的問題。目前我能想到的就是先將類中byte[]數組中的每一個元素進行轉換，轉換成對應的字符，然后用“switch……case……”選擇結構依次進行比對。如byte[]數組中一個元素值為"01000110"，轉換成字符則為"F"，用“switch……case……”選擇結構找到對應的“case”之后，將byte[]數組中該元素值，直接修改為"00001111"，其他的以此類推。然后再將兩個十六進制對應的二進制值，進行位運算，得到我們真正想要的數據，如十六進制的"F"和"E"，分別對應byte二進制值為"00001111"和"00001110"。由於"F"在前，"E"在后，所以兩兩組合，"FE"對應的byte二進制值應為"11111110"，這才是我們真正需要的byte[]數組。然后才是將這個byte[]數組利用位運算處理轉換成我們需要的float[]數組。

PS：關於什么是位運算，以及二進制的原碼、反碼、補碼運算。以下給出參考文章鏈接及B站視頻教程鏈接，或者自行百度。（注意：如果只想解決問題，不想過多過深地去了解這方面的知識，聽博主在這啰里吧嗦的，請直接移步下面示例代碼區域。：P）

位運算參考資料鏈接：位運算（&、|、^、~、>>、<<）、位運算有什么奇淫技巧？。

二進制的原碼、反碼、補碼運算：原碼，反碼，補碼 詳解、二進制(原碼、反碼、補碼)、二進制運算（原碼、反碼、補碼）。

B站學習參考視頻：進制轉換和位運算專題。 

 

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五、新的解決辦法

不過我並沒有使用這種方法，因為在這之前我已經發現了更好的辦法（：D）。那就是使用Apache提供的用於摘要運算、編碼解碼的工具包“commons-codec”，使用該工具包中Hex類的decodeHex靜態方法（具體使用參考下面代碼）。並且使用這個方法有個驚喜。就是，本來按照我的思路，需要先將字符串中字符對應的byte值轉換成十六進制對應的二進制的值，整個byte[]數組都像這樣轉換之后，再用位運算符，進行兩兩組合，最終得到我們真正需要的byte[]數組。但這個方法已經幫我們把這兩步都搞定了，只用調用decodeHex這個靜態方法並傳入十六進制的字符串，返回的結果就是我們真正需要的byte[]數組，然后再將此byte[]數組轉換成float[]數組即可。該工具包后面我會以附件的形式上傳，需要的小伙伴可以自行下載。點擊此處下載：commons-codec-1.12.zip。PS：因博客園上傳文件類型限制，無法上傳.jar文件，所以壓縮成zip了，下載后解壓出來即可使用該jar文件，若有幸被創建博客園的大佬及官方團隊看到，建議允許上傳的文件類型加入.jar文件類型哈（：P）。

六、示例代碼

假設一個blob文件中存儲以下一段十六進制值的字符串（共248個十六進制的字符），現需要按照上面的要求解析該字符串，得到float數組。

fec9d4493b559c3f957c3b3fae17fa3e1b63d83c28231d3d53ebc33b50e9d23b5c6f983ceb3e283dcbf0d63cd0c1e63ca73adc3afb5d1b3bd74c9a3b4b61553c3f9c7a3d1e7d7a3ced44e13bcdc1043b2d872e3a2cc2803ad951d93bf23c683beefaf63bb1b7703b0a285b3bfdd47f3c95e9ea3b0b60283d0215613b

 

方法一：

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 1.將文件內容讀到字節數組中
        // a. 通過帶緩沖區的文件輸入流，加載文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(
                "./blob"));
        // b. 通過available()獲得文件內容的字符個數（文件內容長度）
        int len = bis.available();
        // c. 根據獲得的字符個數，創建相應長度的字節數組，用於存儲文件內容
        byte[] b = new byte[len];
        // d. 將這個輸入流中的內容讀取存儲到b字節數組中
        bis.read(b);
        // e. 判斷流是否非空，若不為空則關閉流
        if (bis != null) {
            bis.close();
        }

        // 2.將傳入的存儲十六進制字符串的byte數組，轉換成真正存儲每兩個十六進制字符對應的一個二進制值的數組
        // a. 先將該數組轉換成十六進制的字符串
        String hexString = new String(b);
        /*
         * b. 利用Apache提供的用於摘要運算、編碼解碼的工具包commons-codec，
         * 將該十六進制的字符串，轉換成存儲每兩個十六進制字符對應的一個二進制值的數組
         */
        byte[] data = Hex.decodeHex(hexString);
        // c. 定義一個float數組變量，指定要返回的float數組的長度
        // 根據解析規則，前4個字節是不需要的，所以用處理好的byte數組長度減4
        float[] f = new float[(data.length - 4) / 4];
        // d. 按照小端模式處理數據，並轉換成float數值存入float數組中
        // 根據解析規則，前4個字節是不需要的，所以下標從4開始
        for (int i = 4, j = 0; i < data.length; i += 4, j++) {
            int temp = (data[i] & 0xff);
            temp = temp | (data[i + 1] & 0xff) << 8;
            temp = temp | (data[i + 2] & 0xff) << 16;
            temp = temp | (data[i + 3] & 0xff) << 24;
            // 將處理后的float值存入float數組中
            f[j] = Float.intBitsToFloat(temp);
        }

        // 3.輸出打印該float[]數組的長度及其中的值
        System.out.println("轉換后float[]數組的長度為：" + f.length);
        System.out.println("轉換后float[]數組中的值為：" + Arrays.toString(f));
    }

 

方法二：

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 1.將文件內容讀到字節數組中
        // a. 通過帶緩沖區的文件輸入流，加載文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(
                "./blob"));
        // b. 根據available()方法獲得文件內容的字符個數（文件內容長度），創建相應長度的字節數組，用於存儲文件內容
        byte[] b = new byte[bis.available()];
        // c. 將這個輸入流中的內容讀取存儲到b字節數組中
        bis.read(b);
        // d. 判斷流是否非空，若不為空則關閉流
        if (bis != null) {
            bis.close();
        }

        // 2.將傳入的存儲十六進制字符串的byte數組，轉換成真正存儲每兩個十六進制字符對應的一個二進制值的數組
        // a. 先將該數組轉換成十六進制的字符串
        String hexString = new String(b);
        /*
         * b. 利用Apache提供的用於摘要運算、編碼解碼的工具包commons-codec，
         * 將該十六進制的字符串，轉換成存儲每兩個十六進制字符對應的一個二進制值的數組
         */
        byte[] data = Hex.decodeHex(hexString);
        // c. 定義一個float數組變量，指定要返回的float數組的長度
        // 根據解析規則，前4個字節是不需要的，所以用處理好的byte數組長度減4
        float[] f = new float[(data.length - 4) / 4];
        /*
         * d. 創建字節緩沖區對象。
         * 利用wrap()方法將指定的byte[]數組包裝到緩沖區中，
         * 並利用order()方法設定此緩沖區的字節順序，
         * 要么是BIG_ENDIAN（大端），要么是LITTLE_ENDIAN（小端），
         * 字節緩沖區的初始順序始終是BIG_ENDIAN（大端）。
         */
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(data).order(
                ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        // e. 根據解析規則，前4個字節是不需要的，所以讀前4個字節到discardByte數組中，丟棄這前4個字節
        // 創建discardByte數組，存儲需要丟棄的字節值
        byte[] discardByte = new byte[4];
        // 獲取字節緩沖區中要丟棄的字節，從下標為0開始，讀取discardByte該數組長度的字節，並存入discardByte該數組中
        // 此時字節緩沖區中當前位置已經發生改變
        byteBuffer.get(discardByte, 0, discardByte.length);
        // f. 循環float[]數組，從byteBuffer字節緩沖區中繼續讀取數據，並存入float[]數組中
        for (int i = 0; i < f.length; i++) {
            // 調用getFloat()方法，讀取字節緩沖區中的float值，並將其存入float[]數組中
            // getFloat()方法：讀取此緩沖區的當前位置之后的4個字節，根據當前的字節順序將它們組成float值，然后將該位置增加4。 
            f[i] = byteBuffer.getFloat();
        }

        // 3.輸出打印該float[]數組的長度及其中的值
        System.out.println("轉換后float[]數組的長度為：" + f.length);
        System.out.println("轉換后float[]數組中的值為：" + Arrays.toString(f));
    }

 

輸出結果：

轉換后float[]數組的長度為：30
轉換后float[]數組中的值為：[1.221351, 0.7323697, 0.4884619, 0.026414445, 0.038363606, 0.0059789806, 0.0064365044, 0.018607788, 0.04107563, 0.026237866, 0.028168589, 0.0016802148, 0.002370714, 0.004708867, 0.013023685, 0.061184164, 0.015288619, 0.0068746717, 0.0020257116, 6.657716E-4, 9.823493E-4, 0.0066320715, 0.0035436717, 0.0075372374, 0.0036730582, 0.0033440613, 0.015614745, 0.0071689584, 0.04110722, 0.0034344797]

 

注意：

1. 示例代碼中異常並沒有針對性的處理，僅為展示整個程序思路及開發代碼。正常開發中，需對程序中存在的不同的異常捕獲進行不同的處理；

2. 方法一和方法二兩段代碼僅第2步，解析方式不一樣，方法二利用了Java默認提供的ByteBuffer類進行處理，方法一則更接近於底層邏輯實現；

3. 輸出結果為MyEclipse中測試的結果，Idea中可能不太一樣，結果可能帶e的多少次方，會更精確一些，但大體結果一致；

 

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