Java中的位運算

  Java中的位運算，說實話，工作了兩年的時間里，從來沒有用過一次，因為平時都是些的是業務代碼，很少接觸比較底層的東西，我記得第一次在代碼中看到還是在HashMap的Hash算法中看到的，這次重拾Java基礎，着重理解了一下Java中的位運算，計算機中的運算一般都是操作反碼進行運算，操作完成之后，再將結果的反碼轉化成原碼，然后將二進制的結果轉化成十進制輸出出來，其實乘法和除法運算在計算機中都是通過位運算進行的，所以我覺得這部分應該好好整理一下，以下內容都是傳智播客的Java基礎中的講解視頻還有一些是講解的課件、筆記中的內容，在此聲明。

運算符	運算	位運算符的細節
<<	左移	空位補0，被移除的高位丟失
>>	右移	被移位的二進制最高位是0，右移后，空缺位補0，最高位是1，最高位補1
>>>	無符號右移	被移位二進制無論是0或者1，空缺位都是用0補
&	與運算	任何二進制位和0進行&運算，結果都是0，和1進行&運算，都是原值
|	或運算	任何二進制位和0進行|運算，結果都是原值，和1進行|運算，都是1
^	異或運算	任何相同二進制位進行^運算，結果都是0，不同二進制位進行^運算，結果都是1
~	反碼

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

注意：

<<：就是講左邊的操作數在內存中的二進制數據左移右邊操作數指定的位數，右邊被移空的位置補0。相當於乘以2的倍數

>>：右移稍微復雜一點，如果最高位是0，左邊被移空的位就填入0，如果高位是1，左邊被移空的位就填入1，相當於除以2的倍數

>>>：無論最高位是1還是0，左邊被移空的高位都填入0

 

Java中運算符的優先級：（圖片來源網路）

代碼演示各種位運算：

/*
要做位運算，首先要把數據轉換為二進制。
*/
public static void main(String[] args) {
//&,|,^,~        
  int a = 3;
  int b = 4;
        
  System.out.println(3 & 4);
  System.out.println(3 | 4);
  System.out.println(3 ^ 4);
  System.out.println(~3);

}

代碼分析解讀：

分析：因為是位運算，所以我們必須先把數據換算成二進制。

3的二進制：11

00000000 00000000 00000000 00000011

4的二進制：100

00000000 00000000 00000000 00000100

 

&位與運算：有0則0。

  00000000 00000000 00000000 00000011

&00000000 00000000 00000000 00000100

-----------------------------------

  00000000 00000000 00000000 00000000

結果是：0

 

|位或運算：有1則1。

 00000000 00000000 00000000 00000011

|00000000 00000000 00000000 00000100

-----------------------------------

00000000 00000000 00000000 00000111

結果是：7

 

^位異或運算：相同則0，不同則1。

  00000000 00000000 00000000 00000011

&00000000 00000000 00000000 00000100

-----------------------------------

  00000000 00000000 00000000 00000111

結果是：7

 

~按位取反運算符：0變1，1變0

  00000000 00000000 00000000 00000011

~11111111 11111111 11111111 11111100 (補碼)

   補碼：11111111 11111111 11111111 11111100

   反碼：11111111 11111111 11111111 11111011

   原碼：10000000 00000000 00000000 00000100

結果是：-4

^異或運算的特點：

/*
^的特點：一個數據對另一個數據位異或兩次，該數本身不變。
*/
public static void main(String[] args) {
  int a = 10;
  int b = 20;
        
  System.out.println(a ^ b ^ b); //10
  System.out.println(a ^ b ^ a); //20
}

/*
<<:左移    左邊最高位丟棄，右邊補齊0
>>:右移    最高位是0，左邊補齊0；最高為是1，左邊補齊1
>>>:無符號右移 無論最高位是0還是1，左邊補齊0

面試題：
    請用最有效率的方式寫出計算2乘以8的結果?
    2 * 8
    2 << 3
*/
public static void main(String[] args) {
  //<< 把<<左邊的數據乘以2的移動次冪
  System.out.println(3 << 2); //3*2^2 = 3*4 = 12;
    
  //>> 把>>左邊的數據除以2的移動次冪
  System.out.println(24 >> 2); //24 / 2^2 = 24 / 4 = 6
  System.out.println(24 >>> 2);
        
  System.out.println(-24 >> 2); 
  System.out.println(-24 >>> 2);
}

代碼分析解讀（32位）：

計算出3的二進制：11

00000000 00000000 00000000 00000011

  [phone] 00000000 00000000 0000001100

 

>>（右移）的移動：

計算出-24的二進制：11000

原碼：10000000 00000000 00000000 00011000

反碼：11111111 11111111 11111111 11100111

補碼：11111111 11111111 11111111 11101000

 

11111111 11111111 11111111 11101000

1111111111 11111111 11111111 111010(00) 補碼

 

補碼：1111111111 11111111 11111111 111010

反碼：1111111111 11111111 11111111 111001

原碼：1000000000 00000000 00000000 000110

結果：-6

 

>>>（無符號右移）的移動：

計算出-24的二進制：11000

原碼：10000000 00000000 00000000 00011000

反碼：11111111 11111111 11111111 11100111

補碼：11111111 11111111 11111111 11101000

 

11111111 11111111 11111111 11101000

0011111111 11111111 11111111 111010(00)

結果：1073741818