Java位运算符

1.位与运算符 &
运算规则：真真为真，其余都是假。 相应的每一位都是1则为1，否则为0。
对于二进制位：
1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 0 = 0
实例：
7 和 12 的二进制只有在第三位都是1，所以得出结果为4。

 

 

总结：位与运算可以获取两个数对应位相同部分，任意数字与0位与都为0，与-1位与结果为本身。

2.位或运算符 |
运算规则：假假为假，其余都是真。相应的每一位都是0则为0，否则为1。
对于二进制位：
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 0 = 0
实例：
7 和 12 做位或运算，只要两个数的位中存在1，都会得到1，所以最终结果是后4位都是1，得到15。

 

 

总结：位或运算可以保留两个二进制的所有1。负数的负号也会保留下来，因为位运算在计算时，符号位也会参与计算，所以如果与负数做位或操作，那么结果为负数。任意数与0位或，结果为本身；与 -1 位或，结果为 -1。

3.位非运算符 ~
运算规则：对二进制位的每一位都取反，即 1 取反为 0，0 取反为 1。
实例：

 

 

 

由上图可知：反转0的每一位， 取反结果为 -1。
总结：取反运算将每一位都反转，正数取反得到负数，负数取反得到正数。用取反运算可以计算出相反数，取反后 +1即为相反数，论证过程在下述实例求相反数中。

4.位异或运算符 ^
运算规则：真真为假，假假为真，真假为真。相应的每一位不同为1，相同则为0。
1 ^ 1 = 0
0 ^ 0 = 0
1 ^ 0 = 1
实例：
还是 7 和 12，计算示意图如下，不同的位将得到1，所以结果为11。

 

 

总结：位异或可以保留两个数的不同部分且满足以下3条：
1.交换律，a ^ b = b ^ a，多个变量亦如此，a ^ b ^ c = b ^ c ^ a。
2.任何两个相同数字进行异或，结果为0。
3.对于一个二进制来说，这个位上的数与另一个二进制位上的0异或，运算结果是这个位上的数不变；如果是与二进制位上的1异或，那么结果这个位上的数为相反数，即1 -> 0, 0 -> 1。 所以一个数异或0，结果为本身，一个数异或 -1，结果为相反数。

5.左移运算符 <<
说明：移位运算符只作用于整形变量，分为两类，第一类是long类型，long类型长度为 64 字节；第二类为 int 类，int 长度为 32 字节，short、byte、char在做移位之前会自动转换为int型，因此与int规则一致， 在做完移位运算后，short、byte、char类型都将变成int型数据（转换过程中需要考虑高位丢失的问题）。下文中实例介绍都是使用 int 类型，如果是long类型，那么在移位取余时，数据长度替换为64即可。

运算规则：按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数，丢弃左边（高位）指定位数，右边（低位）补0。
实例：定义一个 int 类型数字，int intValue = 12345678，那么这个数字在二进制中的形式如下：
int intValue = 12345678;
// 以下两个方法都可以打印出二进制形式，不过高位0已被舍弃
System.out.println(Integer.toString(intValue, 2));
System.out.println(Integer.toBinaryString(intValue));
// 输出 ==> 101111000110000101001110
intValue << 1，左移1位：

 

 

由上图可以看出，在左移1位后，转化为10进制，结果为24691356，刚好是原数的2倍，所以在整数乘2的时候也可以使用左移1位来实现，效率更高。
int intValue = 12345678;
// 左移1位
System.out.println("intValue左移1位: " + (intValue << 1));
// 输出 ==> intValue左移1位: 24691356
总结：左移的规则是，丢弃左边（高位）指定位数，右边（低位）补0，当左移位数大于等于当前数据类型长度时进行取余，获取实际的左移位数，实际左移位数 = 左移位数 % 数据类型长度。实际左移过程中，需要考虑到符号位改变的情况。左移可以用在乘2的幂的情况下：4 × 8 = 4 × = 4 << 3。

6.右移运算符 >>
运算规则：丢弃右边（低位）指定位数，左边（高位）补上符号位的值。
实例：还是左移时使用的数字，int intValue = 12345678
intValue >> 1，右移1位：

 

 

由上图可以看出，在右移1位后，转化为10进制，结果为6172839，恰好是原数的一半，所以在整数除2的时候，也可以用右移1位来代替，效率更高。
int intValue = 12345678;
// 右移1位
System.out.println("intValue右移1位：" + (intValue >> 1));
// 输出 ==> intValue右移1位：6172839
总结：右移的规则是，丢弃右边（低位）指定位数，左边（高位）补上符号位的值，右移位数大于等于数据类型的长度时进行取余，获取实际需要移动的位数，实际右移位数 = 右移位数 % 数据类型长度。右移可以用在需要除2的幂的情况下：8 ÷ 4 = 8 ÷ 2^2 = 8 >> 2。

7.无符号右移运算符 >>>
运算规则：与右移基本一致，唯一不同之处在于，在高位补位时，补0而非符号位的值，也就是说，无符号右移是忽略符号，最终结果一定是非负数。
实例：
非负数无符号右移与右移运算符没有分别，负数的无符号右移：

 

 

int intValue = 12345678;

// 正数：无符号右移1位
System.out.println("intValue无符号右移1位：" + (intValue >>> 1));
// 输出 ==> intValue无符号右移1位：6172839
// 负数：无符号右移31位
System.out.println("负intValue无符号右移31位：" + (-intValue >>> 31));
// 输出 ==> 负intValue无符号右移31位：1
所以无符号右移也可以判断出一个数的正负，如果是非负数，那么无符号右移31位等于0，如果是负数，无符号右移31位等于1。