再很多情况下,为了减少内存开销,代表某个特性的,可以用一个位(bit),而不用用到一个int,少量得还是可以忍受,但是要是非常多的使用到int,效果就明显了。用bit来标志某个特性,可以明显得减少内存消耗。
举个例子,在SWT/Jace中,有一个SWT的常量类,里面定义了一些控制控件样式得常量,我们设想,如果我们每个控件的每个样式特点,都用一个变量来表示,那么大量得控件消耗的内存就很大了。我们知道,有一些样式,就是有和没有得关系,那么为什么不用一个bit来表示呢,可以大大得减少内存消耗,
比如用public static final int DROP_DOWN = 1 <<< 2来表示一个特性,实际是0000...00100
用public static final int POP_UP = 1 <<< 3表示另一个特性,000..1000
那么如果我们用一个int(假设是T)来设置全部的特性,T = SWT. DROP_DOWN | SWT.POP_UP ,也就是说,一个特性占据一个bit,然后我们根据对应得位是否为0 ,进行位运算来检验(主要有 | & ~),
再有再SWT/Jface中有个ACC类,其中得常量都是16进制数,比如
public static final int STATE_NORMAL = 0x00000000; (注释0x开头代表得是16进制数,0开头代表8进制数),这个16进制数有8个位,说明int类型实际上就是4 * 8 = 32 bit,在涉及到许多得标志标量时,都可以用位运算来解决,虽然代码复杂了,但是内存消耗却节省了。
那么接下来就有必要介绍一下位运算符了
一 、~ 按位非(NOT)
& 按位与(AND)
| 按位或(OR)
^ 按位异或(XOR)
>> 右移
>>> 无符号右移
<<左移
前面几个都非常简单,主要是移位操作比较容易出错.
首先要搞清楚参与运算的数的位数,如int的是32位。long的是64位。
如int i = 1;
i的二进制原码表示为:
00000000000000000000000000000001
long l = 1;
l的二进制原码表示为:
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001
二、
正数没有反码、补码,也可以说正数的反码、补码跟原码一样。
负数的反码为原码逐位取反,
如int i = -1;
10000000000000000000000000000001,最高位是符号位。正数为0,负数为1。
逐位取反后:
01111111111111111111111111111110即反码。
反码加1:
01111111111111111111111111111111即补码。
负数都是用补码参与运算的。得到的也是补码,需要减1取反获得原码。
三、常用的位运算符--0在位运算中是比较特殊的。
^ 异或。 相同为0,相异为1; 任何数与0异或都等于原值。
& 与。 全1为1, 有0为0;任何数与0异或都等于0。
| 或。 有1为1, 全0为0。任何数与0或都等于原值。
<<左移。 补0。
>> 右移。 符号位是0补0,是1补1。
>>>无符号右移。补0。
~ 非 逐位取反
四、负数参与的运算,得到的是补码,需要将补码先减1,然后逐位取反,得到原码。即为运算结果。
0例外,如果得到的是0,则不需减1和取反。
另外,两个正数运算后得到的就是原码,不需减1和取反。
举例:
1^-1,
-1
10000000000000000000000000000001--原码
01111111111111111111111111111110--反码
01111111111111111111111111111111--补码
1
00000000000000000000000000000001--原码
则1^-1等于
01111111111111111111111111111111^
00000000000000000000000000000001=
01111111111111111111111111111110--补码
01111111111111111111111111111101--反码
10000000000000000000000000000010--原码==-2
即1^-1=-2
举例:
1^-2
-2
10000000000000000000000000000010--原码
01111111111111111111111111111101--反码
01111111111111111111111111111110--补码
1
00000000000000000000000000000001--原码
则1^-2等于
01111111111111111111111111111110^
00000000000000000000000000000001=
01111111111111111111111111111111--补码
01111111111111111111111111111110--反码
10000000000000000000000000000001--原码==-1
1.<<
逻辑左移,右边补0,符号位和其他位一样.
正数:
x<<1一般相当于2x,但是可能溢出.
溢出范围: 230~(231-1) 二进制表示 010000...000到01111....1111,移位后最高为变为1了,变成负数了.
负数:
x<<1一般也相当于2x,也有可能溢出.所以, x*32可以写成x<<5
溢出范围: -231~-(230+1)二进制表示10000...000到101111...1111,移位后最高为变成0了,变成正数了.
2.>>
算术右移,和上面的不对应,为正数时左边补0,为负数时左边补1.
x>>1,相当于x/2,余数被舍弃,因为这个是缩小,所以不会溢出.
不过有一点要注意: -1右移多少位都是-1.
另外舍弃的余数是正的, 3>>1=1 舍弃的余数是1.
-3>>1=-2 舍弃的余数也是1,而不是-1.
对于正数 x>>1和x/2相等
对于负数 x>>1和x/2不一定相等.
3.>>>
逻辑右移,这个才是和<<对应的
这个把符号位一起移动,左边补0
对于正数,>>>和>>是一样的
对于负数,右移之后就变成正数了.
可以使用Integer.toBinaryString(int i)来看01比特,更加直观.
考虑下面的代码:
for (val = 0; val < 100000; val +=5) { alterX = val * 8; myResult = val * 2; }
用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。下面是修改后的代码:
for (val = 0; val < 100000; val += 5) { alterX = val << 3; myResult = val << 1; }
修改后的代码不再做乘以8的操作,而是改用等价的左移3位操作,每左移1位相于乘以2。相应地,右移1位操作相当于除以2。值得一提的是,虽然移位操作速度快,但可能使代码比较难于理解,所以最好加上一些注释。
无符号右移位操作符“>>>”在将bit串右移位时,从bit串的最左边填充0,这和带符号右移位操作符“>>”不同。“>>”在将bit串右移位时,从bit串的最左边填充原来最左边的位。也就是说,bit串原来最左边的位是符号位,如果为1,则在带符号右移时最左边始终填充1;如果为0,则在带符号右移时最左边始终填充0。
移位操作符的例子见下表。
操作 |
结果 |
说明 |
00110010 << 2 |
11001000 |
右边始终填充0 |
00110010 >> 2 |
00001100 |
结果一样 |
00110010 >>> 2 |
00001100 | |
10110010 >> 2 |
11101100 |
结果不同 |
10110010 >>> 2 |
00101100 |
“按位与”操作符“&”对两个bit串按位进行逻辑与,“按位或”操作符“|”对两个bit串按位进行逻辑或,“按位异或”操作符“^”对两个bit串按位进行异或操作。运算规则如下表所示。
按位与 |
按位或 |
按位异或 |
0 & 0 = 0 |
0 | 0 = 0 |
0 ^ 0 = 0 |
0 & 1 = 0 |
0 | 1 = 1 |
0 ^ 1 = 1 |
1 & 0 = 0 |
1 | 0 = 1 |
1 ^ 0 = 1 |
1 & 1 = 1 |
1 | 1 = 1 |
1 ^ 1 = 0 |
有了以上的计算知识以后,再看看这样得一个代码
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
byte b=(byte)0xf1 ;
byte d=(byte)(b>>>4);
System.out.println(d);
byte a=(byte)0xf1;
byte e=(byte)((a&0xff)>>4);
System.out.println(e);
}
}
运行后输出为
-1
15
这是为什么呢?
解释如下:
问题1:
1.0xf1,这是直接书写的文字常量,java默认情况下表示int型,即0x000000f1
2.(byte)0xf1,是将int显示转化为byte,即强行截断取最低字节,即取0x000000f1的最低字节0xf1,所以得到的byte在内存里是0xf1,因为byte是有符号的,所以b是负数
3.位移会先将左边的数转化为int,再位移;负数扩展左边添1,所以0xf1扩展为0xfffffff1,添0右移4位结果是0x0fffffff
4.最后将int型的0x0fffffff显示转化为byte,即截断最低字节,得到0xff,即byte值的-1,所以输出为-1
问题2:
同理
1.(byte)0xf1是截断int值的最低字节得到0xf1,也是一个byte型负数
2.b&0xff,左边是byte型,右边的文字常量默认是int型,所以左边的byte先为扩展为0xffffffff的int型,与右边的int值位与,所以b&0xff的最终结果是int型的0x000000ff
3.将b&0xff按符号位扩展右移4位,得到0x0000000f,最后截断最低字节得到byte值0x0f,所以e为0x0f,输出得到15
ok,就是这样