字符串和字节数组之间的转换

原文：https://www.studytonight.com/java-examples/conversion-between-string-and-byte-array

我们经常需要将一个字符串转换成字节数组(编码)，或者将一个字节数组转换成字符串(解码)。字符串是 Unicode 字符值的序列(或数组)。我们可以将数组的每个字符映射到一个字节值，并生成一个字节数组。字符集提供字符和字节之间的映射。在编码和解码过程中需要这个字符集。在本教程中，我们将学习字符串和字节数组之间的转换。

字符串到字节数组(编码)

有几种方法可以从字符串中获取字节数组。让我们学习如何做到这一点。

使用 getBytes()方法

String 类的 getBytes()方法提供了一种获取字节数组的便捷方法。String类包含 getBytes()方法的三个重载版本。

• getBytes() -使用平台的默认字符集生成字节数组。
• getBytes(字符串字符集名称)-使用提供的命名字符集生成字节数组。
• getBytes(字符集字符集)-使用字符集实例生成字节数组。

让我们使用其中的每一个并查看输出。

import java.util.Arrays;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "demo!";
        byte[] byteArr = s.getBytes();
        System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字符串为字节:[100，101，109，111，33]

没有任何字符集的 getBytes()方法使用平台的默认字符集。这使得字节数组依赖于平台，在其他系统上可能无法正确解码。我们可以通过使用 Charset.defaultCharset()方法来查看默认的字符集。

import java.nio.charset.Charset;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.print("Default Charset: " + Charset.defaultCharset());
    }
}

默认字符集:UTF-8

字符串获取字节(字符串字符集名)方法

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Arrays;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException
    {
        String s = "demo!";
        String namedCharset = "UTF-16";
        byte[] byteArr = s.getBytes(namedCharset);
        System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字节形式的字符串:[-2，-1，0，100，0，101，0，109，0，111，0，33]

我们需要确保使用有效命名的字符集。否则，我们将获得不支持编码异常。

import java.io.UnsupportedEncodingException;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException
    {
        String s = "demo!";
        String namedCharset = "UTF-40";//UTF-40 is not a valid encoding
        byte[] byteArr = s.getBytes(namedCharset);
    }
}

线程“main”Java . io . unsupportdencodingenexception:UTF-40 在 Java . base/Java . lang . stringcoding . encode(stringcoding . Java:440) 在 Java . base/Java . lang . string . getbytes(string . Java:959) 在 Demo.main(Demo.java:10)

字符串获取字节(字符集)方法

import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Arrays;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "demo!";
        Charset charset = Charset.forName("UTF-16");

        byte[] byteArr = s.getBytes(charset);
        System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字节形式的字符串:[-2，-1，0，100，0，101，0，109，0，111，0，33]

我们还可以使用标准字符集来创建字符集实例。

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "demo!";
        Charset charset = StandardCharsets.UTF_16;
        byte[] byteArr = s.getBytes(charset);
        System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字节形式的字符串:[-2，-1，0，100，0，101，0，109，0，111，0，33]

使用字符集实例将用默认替换字节替换不支持的字符。在不支持字符的情况下，其他两个重载没有定义的行为。我们可以在下面的输出中看到，所有表情符号都被默认替换字节值 63 所替换。

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "demo????????????";
        Charset charset = StandardCharsets.ISO_8859_1;
        byte[] byteArr = s.getBytes(charset);
        System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字符串为字节:[100，101，109，111，63，63，63]

使用字符集编码()方法

我们可以直接使用 Charset 类的 encode()方法，而不是使用 getBytes(Charset charset)方法。此方法还将使用默认替换字节来替换不支持的字符。它返回一个 CharBuffer，我们使用 array()方法将其转换为字节数组。

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;

public class Demo{
    public static void main(String args[])
    {
      String s = "demo????????????";
      Charset charset = StandardCharsets.ISO_8859_1;
      byte[] byteArr = charset.encode(s).array();
      System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字符串为字节:[100，101，109，111，63，63，63，0，0，0]

使用字符集编码器

CharsetEncoder 为我们提供了更多对编码过程的控制。我们可以在不支持的字符或格式错误的输入(如果字符序列不是有效的 Unicode 序列)的情况下定义编码。

我们将首先创建一个字符集编码器，并定义编码过程。我们可以使用像 onMalformedInput()或 onUnmappableCharacter()这样的方法来实现这一点。

接下来，我们将使用 encode()方法来执行编码。

import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
import java.nio.charset.CodingErrorAction;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;

public class Demo {
    public static void main(String args[]) throws CharacterCodingException
    {
      String s = "demo????????????";
      //Creating the encoder and defining the encoding behavior
      CharsetEncoder charsetEncoder = StandardCharsets.ISO_8859_1.newEncoder();
      charsetEncoder.onMalformedInput(CodingErrorAction.IGNORE);//Ignore malformed input
      charsetEncoder.onUnmappableCharacter(CodingErrorAction.REPLACE)
                      .replaceWith(new byte[] {-121});//Replace unmappable character with 0

      byte[] byteArr = charsetEncoder.encode(CharBuffer.wrap(s)).array();

      System.out.print("String as Bytes: " + Arrays.toString(byteArr));
    }
}

字符串为字节:[100，101，109，111，-121，-121，-121，0，0，0]

在上面的代码中，我们忽略了格式错误的输入，我们用-121 替换了不可映射的字符(在我们的例子中是表情符号)。我们也可以使用 REPORT 返回一个 CoderResult 对象或者抛出一个 CharacterCodingException。

字节数组到字符串

就像编码一样，解码也需要字符集。让我们学习如何解码字节数组以获取底层字符串。

使用字符串构造器

字符串构造器可以接受一个字节数组，并使用该数组初始化一个字符串。这种方法与 getBytes()方法正好相反。

我们只需要将字节数组传递给构造器，字符串将使用系统的默认字符集生成。不建议使用这种方法，因为字符串可能没有使用相同的默认字符集进行编码。在下面的示例中，原始字符串是使用 UTF-16 字符集编码的，但是系统的默认解码是 UTF-8。因为它，我们不会得到预期的结果。

public class Demo
{
    public static void main(String args[])
    {
           byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33};//the original string is "demo!"
        String stringFromBytes = new String(byteArr);            
        System.out.print("String from the byte array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:？？d e m o！

使用命名字符集:

我们还可以向构造器传递一个命名字符集。如果提到无效字符集，则会引发错误。

import java.io.UnsupportedEncodingException;

public class Demo
{
    public static void main(String args[]) throws UnsupportedEncodingException
    {
           byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33};//the original string is "demo!"    
           String stringFromBytes = new String(byteArr, "UTF-16");            
        System.out.print("String from the byte array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:演示！

使用字符集实例:

字符串构造器也可以采用一个字符集类实例进行解码。

import java.nio.charset.Charset;

public class Demo
{
    public static void main(String args[])
    {
           byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33};//the original string is "demo!"    
           Charset charset = Charset.forName("UTF-16");
           String stringFromBytes = new String(byteArr, charset);            
        System.out.print("String from the byte array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:演示！

我们也可以使用标准字符集。

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Demo
{
    public static void main(String args[])
    {
           byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33};//the original string is "demo!"    
           Charset charset = StandardCharsets.UTF_16;
           String stringFromBytes = new String(byteArr, charset);            
        System.out.print("String from the byte array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:演示！

使用 Charset.decode()方法

像 encode()方法一样，Charset 类提供了一个 decode()方法来解码字节数组。如果数组包含无效输入，则用默认字符替换它。

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33, -10};
        Charset charset = StandardCharsets.UTF_16;
        String stringFromBytes = charset.decode(ByteBuffer.wrap(byteArr)).toString();

        System.out.print("String from byte array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:演示！？

使用字符集解码器

上面讨论的所有方法都在内部使用字符集解码器。它为我们提供了对解码过程的更多控制。就像字符集编码器一样，我们可以忽略、替换或报告不可映射的字符或格式错误的字符。在下面的代码中，我们将这些字符替换为星号(*)。

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CodingErrorAction;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args) throws CharacterCodingException
    {
        byte[] byteArr = {-2, -1, 0, 100, 0, 101, 0, 109, 0, 111, 0, 33, -10};
        CharsetDecoder charsetDecoder = StandardCharsets.UTF_16.newDecoder();

        charsetDecoder.onUnmappableCharacter(CodingErrorAction.REPLACE)
                      .onMalformedInput(CodingErrorAction.REPLACE)
                      .replaceWith("*");//Replace unmappable and malformed characters with *

        String stringFromBytes = charsetDecoder.decode(ByteBuffer.wrap(byteArr)).toString();
        System.out.print("String from Byte Array: " + stringFromBytes);
    }
}

字节数组中的字符串:演示！*

摘要

有许多不同的方法可以将字符串转换为字节数组，反之亦然。String类本身提供了三个重载的 getBytes()方法来创建一个字节数组。我们可以使用String类构造器从字节数组中获取字符串。建议使用字符集编码器和字符集解码器进行转换。它们为编码和解码过程提供了更多的自由和控制。