在 Kotlin 中将字节数组转换为十六进制字符串

1. 概述

在本教程中，我们将介绍几种在 Kotlin 中将 ByteArray 转换为十六进制字符串的方法。

我们会先介绍转换的基本算法，然后使用 Kotlin 或 Java 标准库来实现。最后，我们还会介绍一种使用循环和位运算的底层实现方式，帮助理解其底层逻辑。

2. 算法原理

将字节数组转换为十六进制字符串的基本步骤如下：

将每个字节的无符号值转换为对应的十六进制表示
将所有转换后的十六进制字符串拼接起来

由于每个十六进制字符表示 4 位（bit），一个字节（8 位）应对应两个十六进制字符。因此，如果某个字节的十六进制表示只有一位，我们需要在前面补零，以确保解码时能正确还原原始数据。

3. Kotlin 标准库方法

3.1. 使用 `joinToString` 和格式化字符串

Kotlin 的 joinToString 方法允许我们对 ByteArray 中的每个字节进行处理并拼接结果：

fun ByteArray.toHex(): String = joinToString(separator = "") { eachByte -> "%02x".format(eachByte) }

这里使用了 "%02x" 格式化字符串，确保每个字节输出两位十六进制字符，并自动补零。

✅ 示例测试：

val md5 = MessageDigest.getInstance("md5")
md5.update("baeldung".toByteArray())

val digest: ByteArray = md5.digest()
assertEquals("9d2ea3506b1121365e5eec24c92c528d", digest.toHex())

3.2. 使用无符号类型（Kotlin 1.3+）

从 Kotlin 1.3 开始，我们可以使用无符号类型来简化转换：

@ExperimentalUnsignedTypes
fun ByteArray.toHex2(): String = asUByteArray().joinToString("") { it.toString(radix = 16).padStart(2, '0') }

该方法更直观，使用 toString(radix = 16) 转换为十六进制，并通过 padStart 补零。

⚠️ 注意：虽然无符号类型在 Kotlin 1.5 后已稳定，但无符号数组仍处于实验阶段，需要加上 @ExperimentalUnsignedTypes 注解。

如果不希望使用实验性 API，也可以用 Java 的 Byte.toUnsignedInt 方法：

fun ByteArray.toHex3(): String = joinToString("") {
    java.lang.Byte.toUnsignedInt(it).toString(radix = 16).padStart(2, '0')
}

4. Java 17 方法

从 Java 17 开始，引入了 HexFormat 工具类，推荐用于字节数组与十六进制之间的转换：

val hex = HexFormat.of().formatHex(digest)
assertEquals("9d2ea3506b1121365e5eec24c92c528d", hex)

✅ 优点：简洁、高效、可读性强，且是官方推荐方式。

5. 手动实现（使用循环和位运算）

为了更深入理解底层原理，我们也可以手动实现转换逻辑：

val hexChars = "0123456789abcdef".toCharArray()

fun ByteArray.toHex4(): String {
    val hex = CharArray(2 * this.size)
    this.forEachIndexed { i, byte ->
        val unsigned = 0xff and byte.toInt()
        hex[2 * i] = hexChars[unsigned / 16]
        hex[2 * i + 1] = hexChars[unsigned % 16]
    }

    return hex.joinToString("")
}

5.1. 位运算说明

0xff and byte.toInt()：将字节转为无符号整数（处理负数）
unsigned / 16：取高四位
unsigned % 16：取低四位

⚠️ 图解：

and

示例：-1 & 0xff 结果为 255

div

示例：255 / 16 = 15，255 % 16 = 15，对应 "ff"

6. 总结

我们介绍了多种在 Kotlin 中将字节数组转换为十六进制字符串的方法：

方法	优点	缺点
`joinToString + format`	简洁、易读	依赖格式化字符串
无符号类型	更直观	需要实验性注解
Java 17 `HexFormat`	官方支持、简洁	仅适用于 Java 17+
手动实现	理解底层原理	代码复杂、可读性差

根据项目需求选择合适的方式即可。例如，若使用 Java 17，推荐使用 HexFormat；否则使用 Kotlin 标准库方法即可。

完整代码示例请参考：GitHub 仓库

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