Java移位运算

最新推荐文章于 2024-07-08 14:14:45 发布

圣斗士Morty

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分类专栏： Java 文章标签： Snowflake 移位运算 Java

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博客理由：景区APP项目中涉及到分布式ID设计。分别有几种ID的设计方式：一种是数据库的自增，但是局限很大；第二种uuid，直接采用jdk自带的uuid生成即可；第三种是Twitter的Snowflake(雪花)ID生成技术，目前还在研究公开的源码，但是其中涉及到的移位运算比较多，故写下此文章回顾移位运算。

Java中有三种移位运算：

num << 位数：这种表示num向左移动多少位，一般会用长整型来描述这个num，例如（Snowflake中的时间戳取值范围）1L << 41,就代表1L毫秒左移41位。

num >> 位数：num右移具体位数；

>>> ：无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐。

先来看一段移位的Demo，然后我来说明一下如何理解Java的移位运算。

package com.b510.test;

/**
 * @author 
 * @create date：2017-11-17
 * @version 1.0
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        int number = 10;
        //原始数二进制
        printInfo(number);
        number = number << 1;
        //左移一位
        printInfo(number);
        number = number >> 1;
        //右移一位
        printInfo(number);
    }
    
    /**
     * 输出一个int的二进制数
     * @param num
     */
    private static void printInfo(int num){
        System.out.println(Integer.toBinaryString(num));
    }
}

运算结果：

1010
10100
1010

这就是移位运算的过程，其实对于Java语言来说，移位运算运用的并不是很多，因此移位运算对于大多数初级开发者来说会感觉到很陌生、很神秘。

我们应当这么理解Java中的移位运算：首先移位运算是针对二进制数来说的，由于Java中的整型（int long）都是以十进制表示，因此我们应当明确一点，一个数可以有多种进制的表达形式，我们写的整型数也同样可以进行移位运算，当然，移位之后的值，就必须去用二进制的思维去考虑了。

一种常见的应用场景是二进制数的取值范围，Snowflake中时间戳用41位的二进制表示，那41位的二进制数可以表示多少个1毫秒呢？计算的方式就是1L << 41,其实这个运算可以拆分成两部分：第一部分1L，第二部分<<41，第一部分代表十进制的1(个)毫秒，第二部分左移41位，实际上在Java底层会将前面的1L转换成二进制数之后再进行移位运算，最后将结果以长整型的形式输出出来。

可以用十进制来类比一下，一个十进制的1左移3位是多少？没错，是1000，取值范围是1~999（一般计算的是整数的取值）。

这样我们就可以理解：为什么Snowflake的41位的时间戳可以用：(1L<< 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69年了。