Java中的位运算机制详解

今天在读Think in Java的时候，读到位运算的地方有这么一段话不理解：

“对char，byte或者short进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会自动转换成一个int。只有数值右侧的5个低位才会有用。这样可防止我们在一个int数里移动不切实际的位数。若对一个long值进行处理，最后得到的结果也是long。此时只会用到右侧的6个低位，防止移动超过long值里现成的位数。”

刚看到这句话特别不理解为什么char，byte，short，进行移位处理的时候只有数值右端的低五位才有用？
后来查阅资料后才发觉应该是翻译错误，让自己理解出了偏差，这句话其实应该是这样的：对char，byte或者short进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会自动转换成一个int。只有右侧数值的5个低位才会有用。翻译把右侧数值翻译成了数值右侧，让我们的思维进入了误区，其实这句话跟上一句话没有直接联系。
对char，byte或者short进行移位处理，那么在移位进行之前，它们会自动转换成一个int。 这是独立的一句话，意思说这三个类型进行移位运算的时候会选转换成int，并且值也会存在int里面。
而后面一句话：只有右侧数值的5个低位才会有用。
理解这句话我们需要知道位运算操作符的格式：
格式：左侧数字 - 移位运算符 - 右侧数字 —— 把左侧数字的二进制移动右侧数字的位数
例如： 10 >> 3 表示10 带符号右移3位
弄懂规则就好理解我们的疑惑了：为什么只有右侧数值的5个低位才会有用？
首先：int 所占的最大内存是32位，那么如果我们把一个int类型的数字移32位，那么就会移出原本数字的所有位数，这样是没有意义的，那么我们就要保证移位不会超过32位，那我们就取右侧数字的低五位（最大值为31）来保证我们的移位操作不会移动该类型最大的位数。
我们可以用代码来验证这句话：

public static void main(String[] args) {        //定义目标数字用于移位操作        int a = 1000000;        //我想要移动的位数，即移位符号右侧数字        short b = 50;        //令c = a 无符号右移50位        int c = (a >>> b);        //18是50转换为二进制后取低五位的值        int d = a >>> 18;        System.out.println(c);        System.out.println(d);    }

测试代码发现c 与 d的值相同，证明我们的结论是正确的。下面是我在网上找的一点拓展知识：

引用网上内容：
请用最有效率的方法计算出2乘以8等于几？

这里所谓的最有效率，实际上就是通过最少、最简单的运算得出想要的结果，而移位是计算机中相当基础的运算了，用它来实现准没错了。左移位“<<”把被操作数每向左移动一位，效果等同于将被操作数乘以2，而2*8=（2*2*2*2），就是把2向左移位3次。因此最有效率的计算2乘以8的方法就是“2<<3”。

最后，我们再来考虑一种情况，当要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数时，结果会是怎样呢？比如，1<<35=?呢？

这里就涉及到移位运算的另外一些规则：

byte、short、char在做移位运算之前，会被自动转换为int类型，然后再进行运算。
byte、short、int、char类型的数据经过移位运算后结果都为int型。
long经过移位运算后结果为long型。
在左移位（<<）运算时，如果要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数，那么先将要求移位数对该类型所能表示的最大位数求余后，再将被操作数移位所得余数对应的数值，效果不变。比如1<<35=1<<(35%32)=1<<3=8。
对于有符号右移位（>>）运算和无符号右移位（>>>）运算，当要移位的位数大于被操作数对应数据类型所能表示的最大位数时，那么先将要求移位数对该类型所能表示的最大位数求余后，再将被操作数移位所得余数对应的数值，效果不变。。比如100>>35=100>>(35%32)=100>>3=12。

下面的测试代码验证了以上的规律：

public abstract class Test {           public static void main(String[] args) {            System.out.println("1 << 3 = " + (1 << 3));            System.out.println("(byte) 1 << 35 = " + ((byte) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("(short) 1 << 35 = " + ((short) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("(char) 1 << 35 = " + ((char) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("1 << 35 = " + (1 << (32 + 3)));            System.out.println("1L << 67 = " + (1L << (64 + 3)));            // 此处需要Java5.0及以上版本支持            System.out.println("new Integer(1) << 3 = " + (new Integer(1) << 3));            System.out.println("10000 >> 3 = " + (10000 >> 3));            System.out.println("10000 >> 35 = " + (10000 >> (32 + 3)));            System.out.println("10000L >>> 67 = " + (10000L >>> (64 + 3)));        }      } 

public abstract class Test {           public static void main(String[] args) {            System.out.println("1 << 3 = " + (1 << 3));            System.out.println("(byte) 1 << 35 = " + ((byte) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("(short) 1 << 35 = " + ((short) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("(char) 1 << 35 = " + ((char) 1 << (32 + 3)));            System.out.println("1 << 35 = " + (1 << (32 + 3)));            System.out.println("1L << 67 = " + (1L << (64 + 3)));            // 此处需要Java5.0及以上版本支持            System.out.println("new Integer(1) << 3 = " + (new Integer(1) << 3));            System.out.println("10000 >> 3 = " + (10000 >> 3));            System.out.println("10000 >> 35 = " + (10000 >> (32 + 3)));            System.out.println("10000L >>> 67 = " + (10000L >>> (64 + 3)));        }      } 

运行结果：

1 << 3 = 8
(byte) 1 << 35 = 8
(short) 1 << 35 = 8
(char) 1 << 35 = 8
1 << 35 = 8
1L << 67 = 8
new Integer(1) << 3 = 8
10000 >> 3 = 1250
10000 >> 35 = 1250
10000L >>> 67 = 1250