1. 字符串轉二進制——Integer.toBinaryString

將字符串轉換為其二進制格式的步驟。

將字符串轉換為char[].

循環char[].

Integer.toBinaryString(aChar)將字符轉換為二進制字符串。

String.format如果需要創建填充。

package com.mkyong.crypto.bytes;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StringToBinaryExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "Hello";
        String result = convertStringToBinary(input);
        System.out.println(result);
        // pretty print the binary format
        System.out.println(prettyBinary(result, 8, " "));
    }
    public static String convertStringToBinary(String input) {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        char[] chars = input.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            result.append(
                    String.format("%8s", Integer.toBinaryString(aChar))   // char -> int, auto-cast
                            .replaceAll(" ", "0")                         // zero pads
            );
        }
        return result.toString();
    }
    public static String prettyBinary(String binary, int blockSize, String separator) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        int index = 0;
        while (index < binary.length()) {
            result.add(binary.substring(index, Math.min(index + blockSize, binary.length())));
            index += blockSize;
        }
        return result.stream().collect(Collectors.joining(separator));
    }
}

輸出

0100100001100101011011000110110001101111
01001000 01100101 01101100 01101100 01101111

2. 將字符串轉換為二進制——位掩碼。

(1)此 Java 示例將使用位掩碼技術從 8 位字節生成二進制格式。

package com.mkyong.crypto.bytes;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StringToBinaryExample2 {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "a";
        String result = convertByteArraysToBinary(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println(prettyBinary(result, 8, " "));
    }
    public static String convertByteArraysToBinary(byte[] input) {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (byte b : input) {
            int val = b;
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                result.append((val & 128) == 0 ? 0 : 1);      // 128 = 1000 0000
                val <<= 1;
            }
        }
        return result.toString();
    }
    public static String prettyBinary(String binary, int blockSize, String separator) {
        //... same with 1.1
    }
}

輸出

 01100001

困難的部分是這段代碼。這個想法類似于這個Java – Convert Integer to Binary using bit masking。在Java中，byte一個是8位，int一個是32位，對于整數128二進制是1000 0000.

for (byte b : input) {
    int val = b;                                      // byte -> int
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        result.append((val & 128) == 0 ? 0 : 1);      // 128 = 1000 0000
        val <<= 1;                                    // val = val << 1
    }
}

這&是一個按位與運算符，只有1 & 1，1其他組合都是0。

1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0

這val <<= 1實際上是val = val << 1，它是一個位左移運算符，它將位向左移動 1 位。

查看以下草稿：讓我們假設 是val一個int，或者byte代表一個字符a。

00000000 | 00000000 | 00000000 | 01100001   # val  = a in binary
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&                                           # bitwise AND
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000000   # (val & 128) == 0 ? 0 : 1, result = 0
00000000 | 00000000 | 00000000 | 11000010   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&                                           # bitwise AND
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # (val & 128) == 0 ? 0 : 1, result = 1
00000000 | 00000000 | 00000001 | 10000100   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # result = 1
00000000 | 00000000 | 00000011 | 00001000   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000000   # result = 0
00000000 | 00000000 | 00000110 | 00010000   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000000   # result = 0
00000000 | 00000000 | 00001100 | 00100000   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000000   # result = 0
00000000 | 00000000 | 00011000 | 01000000   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 00000000   # result = 0
00000000 | 00000000 | 00110000 | 10000000   # val << 1
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # 128
&
00000000 | 00000000 | 00000000 | 10000000   # result = 1
# collect all bits                          # 01100001

對于字符串，a二進制字符串是01100001.

3. 將二進制轉換為字符串。

在Java中，我們可以使用Integer.parseInt(str, 2)將二進制字符串轉換為字符串。

package com.mkyong.crypto.bytes;
import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Collectors;
public class StringToBinaryExample3 {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "01001000 01100101 01101100 01101100 01101111";
        // Java 8 makes life easier
        String raw = Arrays.stream(input.split(" "))
                .map(binary -> Integer.parseInt(binary, 2))
                .map(Character::toString)
                .collect(Collectors.joining()); // cut the space
        System.out.println(raw);
    }
}

輸出

  Hello

4. 將 Unicode 字符串轉換為二進制。

我們可以使用 Unicode 來表示非英文字符，因為 Java String 支持 Unicode，我們可以使用相同的位掩碼技術將 Unicode 字符串轉換為二進制字符串。

本例將單個漢字你(英文的意思you)轉換為二進制字符串。

package com.mkyong.crypto.bytes;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class UnicodeToBinary1 {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] input = "你".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        System.out.println(input.length);                       // 3, 1 Chinese character = 3 bytes
        String binary = convertByteArraysToBinary(input);
        System.out.println(binary);
        System.out.println(prettyBinary(binary, 8, " "));
    }
    public static String convertByteArraysToBinary(byte[] input) {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (byte b : input) {
            int val = b;
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                result.append((val & 128) == 0 ? 0 : 1);      // 128 = 1000 0000
                val <<= 1;
            }
        }
        return result.toString();
    }
    public static String prettyBinary(String binary, int blockSize, String separator) {
        //... same code 1.1
    }
}

輸出

3
111001001011110110100000
11100100 10111101 10100000

不同的 Unicode 需要不同的字節，并不是所有的漢字都需要 3 個字節的存儲，有些可能需要更多或更少的字節。

5. 將二進制轉換為 Unicode 字符串。

閱讀評論以獲得不言自明。

package com.mkyong.crypto.bytes;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class UnicodeToBinary2 {
    public static void main(String[] args) {
        String binary = "111001001011110110100000";     // 你, Chinese character
        String result = binaryUnicodeToString(binary);
        System.out.println(result.trim());
    }
    // <= 32bits = 4 bytes, int needs 4 bytes
    public static String binaryUnicodeToString(String binary) {
        byte[] array = ByteBuffer.allocate(4).putInt(   // 4 bytes byte[]
                Integer.parseInt(binary, 2)
        ).array();
        return new String(array, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

輸出

你