Java位运算（移位、位与、或、异或、非）

JAVA提供的位运算符：左移（<<）、右移（>>）、无符号右移（>>>）、与（&）、或（|）、非（~）、异或（^），除了非是一元操作符，其他都是二元操作符。

左移（<<）

package show.lmm;

/**
 * 左移
 *
 * @author luoyepiao
 * @date 2021-12-19 22:44
 */
public class ShiftLeft {

    public static void main(String[] args) {
        final int a = 1;
        System.out.println(a<<2);
    }
}

输出结果：4
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //将变量a转换成二进制形式
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 //左移2位，低位补0

速记：指数级增长，a左移1位、2位、3位结果：2、4、8

右移（>>）

package show.lmm;

/**
 * 右移
 *
 * @author luoyepiao
 * @since 2021-12-19 22:55:33
 */
public class ShiftRight {

    public static void main(String[] args) {
        final int a = 4;
        System.out.println(a>>2);
    }
}

输出结果：1
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 //将变量a转换成二进制形式
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //右移2位，低位补0

速记：指数级减少（最小值为0，int最多可以右移31），a右移1位、2位、3位结果：2、1、0

无符号右移（>>>）

package show.lmm;

/**
 * 无符号右移
 *
 * @author luoyepiao
 * @since 2021-12-19 23:06:51
 */
public class UnsignedShiftRight {

    public static void main(String[] args) {
        final int a = -2;
        System.out.println(a>>>1);
        System.out.println(a>>>2);
    }
}

输出结果：2147483647、1073741823
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 //将变量a转换成二进制形式
0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 //右移1位，符号位补0
0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 //右移2位，符号位补0

与（&）

第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1，那么结果的第n位也为1，否则为0

package show.lmm;

/**
 * 位与
 *
 * @author luoyepiao
 * @since 2021-12-20 22:05:15
 */
public class BitAnd {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(3&1);
        System.out.println(4&1);
    }
}

结果：1、0
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 //3的二进制表现形式
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //1的二进制表现形式
——————————————————————————————
1转换为二进制：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 //3的二进制表现形式
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //1的二进制表现形式
0转换为二进制：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

位与运算的特殊用途：

1. 清零（将一个单元与0进行位与运算结果为0）
2. 盘点奇偶数：用if((a&1)==0) 代替if(a%2==0)来判断a是不是偶数

或（|）

运算规则就是，运算符两边有1，结果就为1，只有当两边同时为0时，结果才为0
例：
0|0=0
0|1=1
1|0=1
1|1=1

例如：2|4

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010     -> 2
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100     -> 4
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110     -> 2 | 4 = 6

使用场景
下面这个方法是摘自HashMap类，这个算法来修改用户使用构造器传进来的size的，这个算法是使用移位和或结合来实现的，性能上比循环判断要好。

public static final int tableSizeFor(int cap) {
    int n = cap - 1;
    n |= n >>> 1;
    n |= n >>> 2;
    n |= n >>> 4;
    n |= n >>> 8;
    n |= n >>> 16;
    return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

非（~）

运算规则：将二进制数翻转，1变0，0变1，所以对一个数取反偶数次，结果是它本身。
例：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 //-2
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 // ~-2=1

应用场景：

1. 求相反数：~a+1

异或（^）

运算规则：当运算符两边数字相同位值相同，结果返回0，不相同是返回1
例：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010     -> 2
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101     -> 5
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111     -> 2 | 5 = 7

通常我们交换两个数会用到临时变量

int a = 1;
int b = 2;
int t;
t = a;
a=b;
b=t;

使用异或运算符

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

应用场景：不借助临时变量交换两个数