前言

  • 查看Java源码可以发现很多地方使用了位运算符，所以整理下

整理

1、&（按位与）

  • ‘ & ’ 符号的作用是对运算符的两侧以二进制表达的操作符按位进行‘与’运算。

  • 只有两个操作数对应位同为1时，结果为1，其余全为0. （或者是只要有一个操作数为0，结果就为0）。

  • 我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为只有都为‘true’的时候才为‘true’，否则就是‘false’。

  • 举例

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5 & 10 = ?

10 的二进制为：1010

5 的二进制为：0101

则 5 & 10 的二进制为 0000，完整的运算为 5 & 10 = 0

int i = 12; i &= 7; i = ?
‘ &= ’ 的逻辑跟 ‘ += ’ 的处理逻辑是一样的
i &= 7 可以看成 i = i & 7
所以i = 4

2、|（按位或）

  • ‘ | ’ 符号的作用是对运算符两侧以二进制表达的操作符按位分别进行’或’运算。

  • 只有两个操作数对应位同为1时，结果为1，其余全为0. （或者是只要有一个操作数为1，结果就为1）。

  • 我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为只要有一个为‘true’的时候就为‘true’，否则就是‘false’。

  • 举例

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5 | 10 = ?

10 的二进制为：1010

5 的二进制为：0101

则 5 | 10 的二进制为 1111，完整的运算为 5 | 10 = 15

3、^（按位异或）

  • ‘ ^ ’ 符号的作用是对运算符两侧以二进制表达的操作数按位分别进行’异或’运算。

  • 我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为值不相等的时候为‘true’，值相等的时候为‘false’。

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5 ^ 10 = ?

10 的二进制为：1010

5 的二进制为：0101

则 5 ^ 10 的二进制为 1111，完整的运算为 5 ^ 10 = 15

4、~（按位非）

  • ‘ ~ ’ 符号的作用是将各位数组取反。全部的0变为1，1变为0。

  • 我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为将‘true’变成‘false’，而‘false’变为‘true’。

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~ 10 = ?

10 的二进制为：1010

取反后为：1111 1111 1111 0101

则 1111 1111 1111 0101 的十进制为 -11，完整的运算为 ~ 10 = -11
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很多人对负数的二进制的转换很迷惑，在这里为大家讲解下：
因为电脑的世界中只有 ‘ 1 ’ 和 ‘ 0 ’ ，所以在表示正负数的时候是从最高位看的，最高位如果为 ‘ 1 ’ 则为负数，如果是 ‘ 0 ’ 则是正数。
但是如果负数单纯是把最高位变为1的话，在运算中会出现不是我们想要的值。所以引入了：‘原码’，‘反码’，‘补码’。
正数的‘原码’，‘反码’，‘补码’都一样。
负数的‘反码’是对除了符号位（最高位）的‘原码’取反，而‘补码’是对‘反码’ + 1，而计算机所采用的就是‘补码’的方式。
示例：
-11的‘原码’是 ： 1000 0000 0000 1011
求出对应的反码 ： 1111 1111 1111 0100
求出对应的补码 ： 1111 1111 1111 0101
所以在计算机中 ‘ -11 ’ 对应的二进制为 ‘ 1111 1111 1111 0101 ’

5、<<（左位移运算符）

  • ‘ << ’ 符号的作用是将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位。

  • 左边的二进制位丢弃，右边补0，左移可以看成是乘以2的多少次方。3 << 3就代表3乘以2的3次方。

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10 << 3 = ?

10 的二进制为：0000 0000 0000 1010

移位后为：0000 0000 0101 0000	（80）

则 10 << 3 = 80

6、>>（右位移运算符）

  • ‘ >> ’ 符号的作用是将一个运算对象的各二进制位全部右移若干位。

  • 正数左补0，负数左补1，右边丢弃。

  • 正数右移可以看成是跟2的多少次方取模，10 >> 3就代表10跟8取模得1。而负数则需要对应的转换，因为负数进行了补码的操作，所以跟正数的逻辑不同

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10 >> 3 = ?

10 的二进制为：0000 0000 0000 1010

移位后为：0000 0000 0000 0001

则 10 >> 3 = 1

7、>>>（无符号右位移运算符）

  • ‘ >>> ’ 符号的作用是将一个运算对象的各二进制位全部右移若干位。

  • 右移后左边空出的位用零来填充。移出右边的位被丢弃。无符号的意思是将符号位当作数字位看待。

  • 正数的无符号右移可以看成是跟2的多少次方取模，10 >>> 3就代表10跟8取模得1。而负数的无符号右移是不同的，就不需要再进行转换的操作，-1 >>> 1 = 2147483647

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10 >>> 3 = ?

10 的二进制为：0000 0000 0000 1010

移位后为：0000 0000 0000 0001

则 10 >>> 3 = 1

补充

&和&&：

  • 共同点：两者都可做逻辑运算符。它们都表示运算符的两边都是 true 时，结果为 true；

  • 不同点: &也是位运算符。& 表示在运算时两边都会计算，然后再判断；&&表示先运算符号左边的东西，然后判断是否为 true，是 true 就继续运算右边的然后判断并输出，是 false 就停下来直接输出不会再运行后面的东西。

总结

  • Java位运算是针对于整型（byte、char、short、int、long）数据类型的二进制进行的移位操作。
  • 我为什么要它？位运算的运算效率比直接对数字进行加减乘除高很多，代码需要考虑性能的时候

参考