java 位运算详解

一，java的数据构成：

我们知道，任何数据在计算机中都是以二进制表示的，一个二进制位被称为bit，8个bit组成一个字节，不同的数据类型由若干个字节组成，

例如：int 由 4个字节组成，即共有32个bit ，32个bit组合的和最小/大值即为int的取值范围。

最小值为 10000000 00000000 00000000 00000000，即 -2147483648

最大值为 01111111 11111111 11111111 11111111，即 2147483647（注：最高位为1代表负数，0代表正数）

由此可知int的取值范围为 -2147483648-2147483647

 

二，位运算优势：

所谓位运算就是对位的操作，通过位运算可以以最高的效率构造和变更任何数据，例如int i=2;把i变为8，我们该如何做？

你可以会这样写：

i=i*2*2;

这样写无可厚非可以实现，但是效率并不高，因为java在执行 i=i*i*i;这句话时要做很多事情，例如首先要从内存中读取I的值，然后再把值转换为java的int类型，最后还得经过数学运算，并且把值写入内存，非常繁琐（虽然这些活不用我们去做）。

 

你也可以这样写：

i <<= 2;//左移并赋值

这样写的效率高的无可挑剔，因为位运算是在最底层之间对位进行操作，绕过了java层面的内存和数学运算。

 

三，位运算符介绍：

Java提供4个位运算符号，分别是：&，| ，^ ，~，<<,>>

1，& （与）：

从低位开始比较，两边都是1时，结果为1，否则为0。例如19 & 25即为 10011 & 11001，等于10001。该运算符的常见应用场景是从一串bit中抽取一部分，例如想抽取1101101的低四位，用1101101&0001111就可以得到低四位1101了。

2，|（或）：

从低位开始比较，两边有一位、或者都是1时，结果为1，否则为0。例如19 |25即为 10011 | 11001，结果就等于11011。该运算符的常见应用场景是拼接两串bit，例如想把1010接在1101101的后四位，用11011010000|00000001011就可以得到11011011011了。

一般还可以用|，通过byte数组来构造一个short或int。例如现在有2个字节byte[]{0x09,0x12}，需以大端模式（注：此处为示例，涉及字节序和16进制表示，如果不懂，可以跳过。）转换为short，我们知道short本身就是由两个字节拼成的，那如何把两个字节进行拼接呢，这里就用到或运算符了 |，具体实现如下

 

    byte[] b=new byte[]{0x09,0x12};//0x09=00001001,0x12=00010010,一个字节为8为，为了方便理解，所以在前面补0，无其他意义。        short s = 0;       short s0 = (short) (b[1] & 0xff);// b[1]为高地址，放在最低位    short s1 = (short) (b[0] & 0xff);// b[0]为低地址，放在最高位    s1 <<= 8;    s = (short) (s0 | s1);    //s=0000100100010010

 

3，^（异或）

从低位开始比较，两边位不同时，结果为1，否则为0。例如 12^9=5;//1100^1001=0101

4，~（非）

从低位开始比较，1变0，0变1.

 

5，<<（左移）

将目标在低位补0，溢出的丢弃

例1：

2<<2=8//10<<2=1000，左移补0；

 

例2：

byte a=26;//11010

a<<4;//=110100000 共九位，但是我们知道，byte最高为8位，所以要把高位丢弃，最终结果为10100000

System.out.println(a);//160

 

6，>>右移

将目标从低位开始，丢弃n位

byte a=26;//11010

a>>2;//=110

System.out.println(a);//6

 

位运算在日常工作中用的不多，但是涉及到网络传输层对字节的处理时候，经常用到。由于个人水平有限，难免出差，敬请斧正。