Java中的位运算

一、什么是位运算？使用位运算有什么好处？

1、什么是位运算？

    计算机在底层使用的是二进制补码进行运算。对应的二进制位进行操作，计算机只识别0和1。

2、位运算的好处：

    巧妙的使用位运算可以大量减少运行开销，优化算法。

二、Java支持的7个位运算符

&：与运算符

|：或运算符

~：非运算符

^：异或运算符

>>：右移运算符

<<：左移运算符

>>>：无符号右移运算符

三、Java中位运算符的实际使用

位移操作：(只针对int类型的有效，Java中，一个int的长度始终是32位，也就是4个字节,它操作的都是该整数的二进制数).也可作用于以下类型，即 byte，short，char，long(它们都是整数形式)。当为这四种类型时，JVM先把它们转换成int型再进行操作。

1、与（&）运算符，两个都为1时才为1，其他情况均为0

例：-5 & 4

   -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100

    进行逻辑运算后为：00000000 00000000 00000000 00000000

    转换为十进制为：0

2、或（|）运算符，两个都为0时才为0，其他情况均为1

例：-5 | 4

    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100

    进行逻辑运算后为：11111111 11111111 11111111 11111111

    转换为十进制为：-1

3、非（~）运算符，取反，即1变为0，0变为1

例： ~(-5)

    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    取反后的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100

    转换为十进制为：4

4、异或（^）运算符，相同值为0，不同值为1

例：-5 ^ 4

    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    4的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000100

    进行逻辑运算后为：11111111 11111111 11111111 11111111

    转换为十进制为：-1

5、右移（>>）运算符，m>>n，把m的二进制数右移n位，m为正数，高位全部补0，m为负数，高位全部补1

注意：在数字没有溢出的情况下：m>>n相当于m除以2的n次方，得到的数为整数时，即为结果，得到的数为负数时，根据m的有值两种情况

1.m为正数时，得到的商会舍弃小数位

2.m为负数时，得到的商会舍弃小数位，然后把整数部分+1得到结果

例1：5>>2

    5的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000101

    进行逻辑运算后为（右移两位）：00000000 00000000 00000000 00000001

    转换为十进制为：1

例2：5>>4

    5的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000101

    进行逻辑运算后为（右移四位）：00000000 00000000 00000000 00000000

    转换为十进制为：0

注意：这里舍弃了小数点后面的

例3：-5>>2

     -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    进行逻辑运算后为（右移两位）：11111111 11111111 11111111 11111110

    转换为十进制为：-2

6、左移（<<）运算符，m<<n，把m的二进制数左移n位，高位超出n位都舍弃，低位补0（此时可能出现正数变负数）

注意：在数字没有溢出的情况下，对于整数和负数，m<<n相当于m乘以2的n次方。

例1：5<<2

    5的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000101

    进行逻辑运算后为（左移两位）：00000000 00000000 00000000 00010100

    转换为十进制为：20

例2：5<<29

    5的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000101

    进行逻辑运算后为（左移两位）：10100000 00000000 00000000 00000000

    转换为十进制为：-1610612736

7、无符号右移（>>>）运算符，m>>>n，整数m表示的二进制右移n位，不论正负数，高位都补0

例1： 5>>>2

    5的二进制形式为：00000000 00000000 00000000 00000101

    进行逻辑运算后为（无符号右移两位）：00000000 00000000 00000000 00000001

    转换为十进制为：1

例2：-5>>>2

    -5的二进制形式为：11111111 11111111 11111111 11111011

    进行逻辑运算后卫（无符号右移两位）：00111111 11111111 11111111 11111110

    转换为10进制为：1073741822

四、总结

位运算快的原因是直接跟计算机的底层二进制机器操作指令，而我们的程序代码运算最终也是由JVM转换成计算机可执行的二进制操作指令，位运算省略了中间转换的操作，处理器直接操作所以更快