java 移位符初步使用与简单理解

概述

java 移位符主要包括 3 种：

运算符	名称
>>	左移运算符
<<	有符号右移运算符
<<<	无符号右移运算符

这里我们先附上代码运行实例，原理将在后面以解析下面代码的方式进行讲解：

public class BitOperatorTest {public static void main(String[] args){System.out.println(1 << 4);
        System.out.println(-1 << 3);
        System.out.println(8 >> 3);
        System.out.println(-8 >> 3);
        System.out.println(-8 >>> 3);
    }
}

结果如下：

16
-8
1
-1
536870911

    首先我们需要清楚在计算机系统中，数值一般用补码来表示，主要原因是因为使用补码可以使符号位和其他位统一处理，我们需要将上面的数值都转化为补码。

左移运算符

1 << 4

    首先我们将 1 化为源码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001（因为其是 int 类型，所以化为二进制有 32 位）
    正数的补码和反码等于源码的本身。所以补码也为上述二进制代码。
左移运算符是将操作数的二进制码整理左移指定位数，左移后右面空出的位用 0 来补充。
左移 4 位 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1*2^0=1
     <font color=red>0000</font> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 <font color=blue>0000</font> (红色被移除截断，蓝色是新补的 0) 1*2^4=16

-1 << 3

    我们开始第二个输出语句，这是一个负数。负数的反码是他的源码符号位不变，其余按位取反。补码是他的反码加一。
所以我们可以得到 - 1 的源码为 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 -1*2^0=-1
          反码为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
          补码为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
   对补码进行操作得 <font color=red>111</font> 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1<font color=blue>000</font> (红色被移除截断，蓝色是新补的 0)
 将结果数转化为源码得 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 -1*2^3=-8

总结

 所以通过上面对左移运算符的简单使用不难发现，我们可以将其简便理解为移动几位，就是为操作数乘以 2 的几次方。

右移运算符

 左移运算符不牵扯符号位的增补符号位，所以没有有无符号分类

有符号右移运算符

8 >> 3

 根据上面流程，我这里直接就简化为
   源码为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 1*2^3=8
   反码为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
   补码为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
 运算后结果:<font color=blue>000</font>0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 <font color=red>000</font> 1*2^0=1(红色被移除截断，蓝色是新补的符号位，并且以原来的符号位填补)

-8 >> 3

 根据上面流程，我这里直接就简化为
   源码为:1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 -1*2^3=8
   反码为:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111
   补码为:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000
 运算后结果:<font color=blue>111</font>1 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 <font color=red>000</font> (红色被移除截断，蓝色是新补的符号位，并且以原来的符号位填补)
转换为源码为:1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 -1*2^0=-1

总结

 同左移运算符一样, 总结规律后可得出，右移运算符移动几位则是对操作数除以 2 的多少次方。

无符号右移运算符

-8 >>> 3

 根据上面流程，我这里直接就简化为
   源码为:1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 -1*2^3=8
   反码为:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111
   补码为:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000
 运算后结果:<font color=yellow>000</font>1 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 <font color=red>000</font> (红色被移除截断，注意黄色部分，在无符号右移运算位中统一补 0)
 此时数值将会非常大，所以得到程序中的结果。

补充

 如果操作类型低于 int 类型，比如 byte，char 等，先将其转化为 int 类型在进行移位。
 对于 int 类型的移位，如果移动位数超过 32 位，则让位数对 32 取余，然后进行运行，即 a >>33 == a>>1 a>>32 ==a
 同样如果对于 long 类型的移位，移动位数超过 64，则也需要对移动位数进行处理。

代码补充

对于补充内容的代码不进行详解，代码及运算结果如下，基本流程与上面类似，
代码：

public class BitOperatorTest {public static void main(String[] args){System.out.println((char)4 << 4);
        System.out.println(4 << 4);
        System.out.println(4 << 36);
        System.out.println((long)1214 >> 66);
        System.out.println((long)1214 >> 2);
    }
}

 运行结果：

64
64
64
303
303