java对象转成byte数组的3种方法

java对象转成byte数组，在使用netty进行通信协议传输的场景中是非常常见的。比如，协议有一些定好的协议头、classid，messageid等等信息，还有一个关键的内容是payload。不同的协议内容都会放到payload中，而这个payload往往就是一个byte数组。

那么，如何方便的将一个java对象构造成一个byte数组呢？

1 bytebuf填充

我们以下面这个对象举例：

public class UgvData implements Serializible{
 private static final long serialVersionUID = -219988432063763456L;

 //状态码
 byte status;
 //当前GPS经度
 float longitude;
 //当前GPS纬度
 float latitude;
 //行驶速度 单位是 m/s，带一个小数点
 float speed;
 //当前电量百分比
 short batteryPercentage;
 //任务编号
 long quest;

 public byte[] toByteArray() {
  ByteBuf buf = Unpooled.buffer(32);
  buf.writeByte(this.getStatus());
  buf.writeFloat(getLongitude());
  buf.writeFloat(getLatitude());
  buf.writeFloat(getSpeed());
  buf.writeShort(getBatteryPercentage());
  buf.writeLong(getQuest());
  return buf.array();
 }

 //省略get set
}

那么只需要new出一个上面的对象，调用其toByteArray方法，即可将这个对象转成byte数组。

2 巧用json

我们都知道，字符串是可以转成byte数组的。将一个对象转成json字符串也很容易，直接使用fastjson就可以了。如果对fastjson使用有问题的，可以看我的另一篇博客JSON.parseObject 和 JSON.toJSONString 实例

JSON.toJsonString(ugvData).getBytes()

3 反射的方式

第一种方法的缺点在于，每一个类都要这么写一个toByteArray方法。如果类多了是非常麻烦的。有什么方便的方法吗？当然是有的，利用反射的方式（只会在第一次反射，后面会做本地缓存，所以性能开销不大）。需要在一个文件夹下添加下面五个类

1.Codecable

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;
import com.google.common.collect.Lists;
import lombok.Data;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

@Data
public abstract class Codecable {

 public static List<FieldWrapper> resolveFileldWrapperList(Class clazz){
  Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
  List<FieldWrapper> fieldWrapperList = Lists.newArrayList();
  for (Field field : fields) {
   CodecProprety codecProprety = field.getAnnotation(CodecProprety.class);
   if (codecProprety == null) {
    continue;
   }
   FieldWrapper fw = new FieldWrapper(field, codecProprety);
   fieldWrapperList.add(fw);
  }

  Collections.sort(fieldWrapperList, new Comparator<FieldWrapper>() {
   @Override
   public int compare(FieldWrapper o1, FieldWrapper o2) {
    return o1.getCodecProprety().order() - o2.getCodecProprety().order();
   }
  });

  return fieldWrapperList;
 }

 @JsonIgnore
 public abstract List<FieldWrapper> getFieldWrapperList();
}

2.CodecProprety

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.FIELD})
public @interface CodecProprety {
 /**
  * 属性顺序
  * @return
  */
 int order();

 /**
  * 数据长度。解码时用，除了简单数据类型之外才起作用（如：String）。
  * @return
  */
 int length() default 0;
}

3.FieldWrapper

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

import java.lang.reflect.Field;
@Data
@AllArgsConstructor
public class FieldWrapper {
 /**
  * 上下行数据属性
  */
 private Field field;
 /**
  * 上下行数据属性上的注解
  */
 private CodecProprety codecProprety;
}

4.PayloadDecoder

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.List;

public class PayloadDecoder {

 public static <T extends Codecable> T resolve(byte[] src, Class<T> clazz) {
  T instance = null;
  try {
   instance = clazz.newInstance();
  } catch (Exception e) {
   throw new RuntimeException("实例化类失败", e);
  }

  List<FieldWrapper> fieldWrapperList = instance.getFieldWrapperList();
  ByteBuf buffer = Unpooled.buffer().writeBytes(src);
  for (FieldWrapper fieldWrapper : fieldWrapperList) {
   fillData(fieldWrapper, instance, buffer);
  }

  return instance;
 }

 private static void fillData(FieldWrapper fieldWrapper, Object instance, ByteBuf buffer) {
  Field field = fieldWrapper.getField();
  field.setAccessible(true);
  String typeName = field.getType().getName();
  try {
   switch (typeName) {
    case "java.lang.Boolean":
    case "boolean":
     boolean b = buffer.readBoolean();
     field.set(instance, b);
     break;

    case "java.lang.Character":
    case "char":
     CharSequence charSequence = buffer.readCharSequence(fieldWrapper.getCodecProprety().length(), Charset.forName("UTF-8"));
     field.set(instance, charSequence);
     break;
    case "java.lang.Byte":
    case "byte":
     byte b1 = buffer.readByte();
     field.set(instance, b1);
     break;
    case "java.lang.Short":
    case "short":
     short readShort = buffer.readShort();
     field.set(instance, readShort);
     break;
    case "java.lang.Integer":
    case "int":
     int readInt = buffer.readInt();
     field.set(instance, readInt);
     break;
    case "java.lang.Long":
    case "long":
     long l = buffer.readLong();
     field.set(instance, l);
     break;
    case "java.lang.Float":
    case "float":
     float readFloat = buffer.readFloat();
     field.set(instance, readFloat);
     break;
    case "java.lang.Double":
    case "double":
     double readDouble = buffer.readDouble();
     field.set(instance, readDouble);
     break;
    case "java.lang.String":
     String readString = buffer.readCharSequence(fieldWrapper.getCodecProprety().length(), Charset.forName("UTF-8")).toString();
     field.set(instance, readString);
     break;
    default:
     throw new RuntimeException(typeName + "不支持，bug");
   }
  } catch (Exception e) {
   throw new RuntimeException(typeName + "读取失败，field:" + field.getName(), e);
  }
 }


}

5.PayloadEncoder

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.List;

public class PayloadEncoder {

 public static <T extends Codecable> byte[] getPayload(T command) {
  List<FieldWrapper> fieldWrapperList = command.getFieldWrapperList();
  ByteBuf buffer = Unpooled.buffer();
  fieldWrapperList.forEach(fieldWrapper -> write2ByteBuf(fieldWrapper, command, buffer));
  return buffer.array();
 }

 /**
  * 数据写入到ByteBuf
  *
  * @param fieldWrapper
  * @param instance
  * @param buffer
  */
 private static void write2ByteBuf(FieldWrapper fieldWrapper, Object instance, ByteBuf buffer) {
  Field field = fieldWrapper.getField();
  String typeName = field.getType().getName();
  field.setAccessible(true);
  Object value = null;
  try {
   value = field.get(instance);
  } catch (IllegalAccessException e) {
   new RuntimeException("反射获取值失败，filed:" + field.getName(), e);
  }
  switch (typeName) {
   case "java.lang.Boolean":
   case "boolean":
    buffer.writeBoolean((Boolean) value);
    break;
   case "java.lang.Character":
   case "char":
    buffer.writeCharSequence((CharSequence) value, Charset.forName("UTF-8"));
    break;
   case "java.lang.Byte":
   case "byte":
    buffer.writeByte((byte) value);
    break;
   case "java.lang.Short":
   case "short":
    buffer.writeShort((short) value);
    break;
   case "java.lang.Integer":
   case "int":
    buffer.writeInt((int) value);
    break;
   case "java.lang.Long":
   case "long":
    buffer.writeLong((long) value);
    break;
   case "java.lang.Float":
   case "float":
    buffer.writeFloat((float) value);
    break;
   case "java.lang.Double":
   case "double":
    buffer.writeDouble((double) value);
    break;
   case "java.lang.String":
    buffer.writeCharSequence((CharSequence) value, Charset.forName("UTF-8"));
    break;
   default:
    throw new RuntimeException(typeName + "不支持，bug");
  }
 }
}

添加完上面五个类之后，使用也很简单，只需要如下所示，就可以把driveStartData转成byte数组。

PayloadEncoder.getPayload(driveStartData)

4 总结

可能会有人问了，上面三种，明显第二种转json最简单，为什么还要用另外两种呢？

其实，第一种和第三种可以归为一类，都是把对象直接转成byte数组，下一层做解析的话，可以一个一个元素取；
第二种情况是把对象的json字符串转成byte数组，问题就在于，json字符串最开头是”{“，也就是转成的byte数组的第一位是”{“对应的数值

在使用中应该根据情况来，如果下一层做解析是直接取元素，对象少的话用第一种；对象多的话用第三种；
如果下一层做了排除掉json的一些格式的解析，就用第二种。

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