Integer位操作技巧解析

整数二进制左边1最早出现的位置

    public static int highestOneBit(int i) {        // HD, Figure 3-1        i |= (i >>  1);        i |= (i >>  2);        i |= (i >>  4);        i |= (i >>  8);        i |= (i >> 16);        return i - (i >>> 1);    }

画个图简单说明一下算原理，下图以8为为例，做了左移1,2,4位之后的效果，最终的效果就是在最早出现1的位置后面都是1。
32位的int也是类似的，最终的效果就是从左边第一位是1开始后面都是1。

整数二进制右边1最早出现的位置

    public static int lowestOneBit(int i) {        // HD, Section 2-1        return i & -i;    }

负数以补码形式存在，一个负数的补码，就是对应整数的二进制再取反加一。i和-i总有一个是正数，假设是i吧，由于两个数相加是0，在二进制角度来看，假设i最右边出现1的位置是k，那么在相同位置上-i必定也是1，并且-i在k以后的位也是0，这2位相加是0，并且进位1，那么要是k-1位相加得到0，两个数字在k-1位上只能是一个1，另外一个是0，以此类推，可以得到从左边第一位开始直到k-1位都是不同的。两个数进行与运算，只会在k位保留1，其他位都变成0。

整数二进制左边开头有连续多少个0

    public static int numberOfLeadingZeros(int i) {        // HD, Figure 5-6        if (i == 0)            return 32;        int n = 1;        if (i >>> 16 == 0) { n += 16; i <<= 16; }        if (i >>> 24 == 0) { n +=  8; i <<=  8; }        if (i >>> 28 == 0) { n +=  4; i <<=  4; }        if (i >>> 30 == 0) { n +=  2; i <<=  2; }        n -= i >>> 31;        return n;    }

以移动16位为例子，如果左移16位之后是0，那么前16位都是0，那么就只要判断后面16位就可以了。
如果不是0，那么只要判断前面16位就可以了，和前面的区别就是，它不需要移位。后面的移位操作，以此类推就可以了。

整数二进制右边结束有连续多少个0

    public static int numberOfTrailingZeros(int i) {        // HD, Figure 5-14        int y;        if (i == 0) return 32;        int n = 31;        y = i <<16; if (y != 0) { n = n -16; i = y; }        y = i << 8; if (y != 0) { n = n - 8; i = y; }        y = i << 4; if (y != 0) { n = n - 4; i = y; }        y = i << 2; if (y != 0) { n = n - 2; i = y; }        return n - ((i << 1) >>> 31);    }

和上面的差不多，假设右移16位不等于0，那么说明只需要判断右边16位就可以了。如果等于0，那说明要判断左边16位。后面的移位操作，以此类推就可以了。

整数二进制总共有多少个1

    public static int bitCount(int i) {        // HD, Figure 5-2        i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);        i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);        i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;        i = i + (i >>> 8);        i = i + (i >>> 16);        return i & 0x3f;    }

这个算法也是神乎其技，它的做法是分别计算每2位，每4位，每8位，每16位，每32位..这样的顺序计算.以第一行为例，每2位有4种情况，分别是00,01,10,11, 计算i-((i>>>1) & 01) 可以得到00,01,01,10, 就表示1的个数。

整数向左滚动X位

    public static int rotateLeft(int i, int distance) {        return (i << distance) | (i >>> -distance);    }

这是基本的移位操作，注意的是右边要采用算术右移。

整数向右滚动X位

    public static int rotateRight(int i, int distance) {        return (i >>> distance) | (i << -distance);    }

和上面的一样，就不再详述了。

整数二进制反转

    public static int reverse(int i) {        // HD, Figure 7-1        i = (i & 0x55555555) << 1 | (i >>> 1) & 0x55555555;        i = (i & 0x33333333) << 2 | (i >>> 2) & 0x33333333;        i = (i & 0x0f0f0f0f) << 4 | (i >>> 4) & 0x0f0f0f0f;        i = (i << 24) | ((i & 0xff00) << 8) |            ((i >>> 8) & 0xff00) | (i >>> 24);        return i;    }

以第一行为例，它的作用就是两两交换，可以通过下图分析可得。

同理，第二行是每2位交换，第三行是每4位交换，假设原来是b1b2b3b4b5b6b7b8,那么三行执行后，结果就是b8b7b6b5b4b3b2b1，就是一个字节的位进行反转了。最后一句就是按字节反转一下，最终结果就是按位反转了。

整数的符号,0返回0,正数返回1,负数返回-1

    public static int signum(int i) {        // HD, Section 2-7        return (i >> 31) | (-i >>> 31);    }

感觉这个实现有点多此一举，直接大小判断很简单，也很直观，为什么不采用?

还是画个图说明一下吧。

整数按字节反转

    public static int reverseBytes(int i) {        return ((i >>> 24)           ) |               ((i >>   8) &   0xFF00) |               ((i <<   8) & 0xFF0000) |               ((i << 24));    }

这个算法很好理解，第一个字节右移24位就跑到第四个字节去了，第二个字节右移8位到了第三位，和FF00与运算就抹掉对第四个字节的影响。后面的就不解释了。