轻松搞定Java位运算

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我们日常开发中为运算使用的并不多,但如果能巧妙的使用位运算可以减少运行开销和优化算法,通过 Java 的源码可知,如 HashMap。
单位换算

bit:位 一个二进制数据 0 或 1,是 1bit;
byte:字节 1 byte = 8 bit , 存储空间的基本计量单位
一个英文字符占一个字节;1 字母 = 1 byte = 8 bit
一个汉字占 2 个字节;1 汉字 = 2 byte = 16 bit

支持的数据类型
首先明确一点,Java 中的位运算是针对整型的数据类型进行运算的,所以操作数必须是一下五种之一。

数据类型
所占位数(bit)

byte
8

short
16

int
32

long
64

char
16

数据存储方式
计算机中存储的数据最终是以二进制存储,如 int 类型的十进制数字 10 表示为 32bit 的二进制:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
位运算符

运算符
意义

&
按位与

|
按位或

~
按位非

^
按位异或

<<
左移

>>
右移

<<<
无符号右移

按位与 &

操作
十进制
二进制

操作数 1
3
0 0 1 1

操作数 2
5
0 1 0 1

& 后结果
1
0 0 0 1

总结:对应位同为 1 时,才为 1,否则全为 0(对应位只要有 0,全为 0,否则为 1)。
另外:你可以把 1 理解为 true, 把 0 理解为 false, true 和 false 进行与(&)时,必须同为 true 时结果才为 true.
按位或 |

操作
十进制
二进制

操作数 1
3
0 0 1 1

操作数 2
5
0 1 0 1

| 后结果
7
0 1 1 1

总结:对应位只要有 1 时,即为 1,否则全为 0(对应位只有全是 0 时,结果才是 0,否则为 1)。
另外:你可以把 1 理解为 true, 把 0 理解为 false, true 和 false 进行或(|)时,只要有 true, 结果即为 true。
按位非~

操作
十进制
二进制

操作数 1
3
0 0 1 1

~ 后结果
12
1 1 0 0

总结:对每位进行取反。
按位异或 ^

操作
十进制
二进制

操作数 1
3
0 0 1 1

操作数 2
5
0 1 0 1

^ 后结果
7
0 1 1 0

总结:只要对应为不同即为 1
左移 << 和 右移 >>
通过下面的图更加直观:

左移总结
m<<n 即在数字没有溢出的前提下,对于正数和负数,左移 n 位都相当于 m 乘以 2 的 n 次方。
溢出情况举例:5<<29,相当于(2^2 + 1)* 2^29,这个结果显然大于正数的最大值 2^31-1,所以得出的是个负数。
右移总结
m>>n 即相当于 m 除以 2 的 n 次方,得到的为整数时,即为结果。如果结果为小数,此时会出现两种情况:

如果 m 为正数,得到的商会无条件 的舍弃小数位;
如果 m 为负数,舍弃小数部分,然后把整数部分加 + 1 得到位移后的值。

无符号右移 >>>
无符号右移 >>> 与 右移 >> 的区别就是无论操作数是正数还是负数,高位都是补 0。

正文完
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