数值类型乘除的优化位运算原理

我们知道数值类型的位运算要远比乘除运算要快的多，这是因为位运算只需要移动几下位模式就行，时间消耗非常小，而乘除运算就得运算乘数次的加法运算；比如：

256<<2    这是将256的二进制向左移动了2位，相当于256*4
256*4     256直接乘以4（2^2）,相当于256+256+256+256

两者的结果是一样的，再运算量很小时，可能看不出时间损耗差异，但当运算量特别大时，时间损耗的优虐就会显现出来（运算量越大，位运算就越能体现优势）.下面我们看一段代码来看看：

 public static void main(String[] args){
        System.out.println("乘法运算："+256*4);
        System.out.println("位运算："+(256<<2));
        long time1=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<10000000;i++){
            int a=0;
            a=256*4;
        }
        System.out.println("乘法运算消耗时间："+(System.currentTimeMillis()-time1));
        long time2=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<10000000;i++){
            int a=0;
            a=256<<2;
        }
        System.out.println("位运算消耗时间："+(System.currentTimeMillis()-time2));
    }

我们来看一下运行结果：

从结果我们可看出乘法运算的时间损耗是位运算的2倍多，这还是乘数4很小的情况，当乘数越大时，这种差异就会越明显。
    所幸，现在Java设计者认识到了这个问题，所以对java乘除做了一些优化：将乘除法转化为位运算，所以当你发现位运算时间和乘除法运算时间相差不多的时候，不要慌，这是因为你的Java版本已经添加了对乘除法的优化。这时有的小伙伴可能就要问了，居然优化了。那么位运算和乘除运算的时间消耗也应该相同了，那为什么位运算还是比乘除运算快那么一丢丢呢？这是因为乘除运算后台虽然是位运算，但我们忽略了乘除运算中将乘数/除数的转为成二进制时消耗的时间。比如：

对256*312进行运算时，
1.优化的Java会先将312变成256+32+16+8（即2^8+2^5+2^4+2^3）
2.然后才进行位运算256<<8+256<<5+256<<4+256<<3

所以优化之后的乘除法运算只是比位运算多了第一步消耗的时间，而这部分时间对于一个很大运算量的运算来说是微不足道的，甚至可以忽略不记。