按位操作符与移位操作符原理

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按位操作符

定义

按位操作符用来操作整数基本类型中的单个“比特”（bit），即二进制位，会对两个参数中对应的位执行布尔代数运算，并最终生成一个结果。
按位操作符来源于C语言面向底层的操作，在这种操作中经常需要直接操纵硬件，设置硬件寄存器内的二进制位，不过，当下Java开发过程中并不会过多的用到位运算，可供了解。

原理

两个输入位都是1，则按位‘与’操作符（&）生成一个输出位1，否则生成一个输出位0；
两个输入位只要有一个是1，则按位‘或’操作符（|）生成一个输出位1，只有两个输入位都是0，才会生成一个输出位0；
两个输入位都是0或者1，则按位‘异或’操作符（^）生成一个输出位0，当两个输入位不一致时，才会生成一个输出位1；
按位‘非’操作符（~）生成与输入位相反的值--即输入0，输出1；输入1，输出0；

按位‘非’操作符，也称取反操作符，属于一元操作符，只能对一个操作数进行操作（其他按位操作符是二元操作符）。

运算赋值相结合：&=、|=和^=都是合法的

tips：由于‘~’是一元操作符，所以不可与‘=’联合使用

布尔类型

可执行按位‘与’、按位‘或’和按位‘异或’运算，但是不能执行按位‘非’（Java编程思想中提及：大概是为了避免与逻辑NOT混淆）

/**
 * @author plm
 * @create 2021/1/3 23:00
 */
public class BitwiseOperators {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 666;
        System.out.println(Integer.toBinaryString(i));
        int j = 777;
        System.out.println(Integer.toBinaryString(j));

        System.out.println("===========按位运算符=============");
        // 按位与  &
        System.out.println("按位与&   :" + Integer.toBinaryString(i & j));
        // 按位或  |
        System.out.println("按位与|   :" + Integer.toBinaryString(i | j));
        // 按位异或  ^
        System.out.println("按位与^   :" + Integer.toBinaryString(i ^ j));
        System.out.println("===========按位运算符=============");
    }
}

/*
1010011010
1100001001
===========按位运算符=============
按位与&   :1000001000
按位与|   :1110011011
按位与^   :110010011
===========按位运算符=============
*/

移位操作符

定义

移位操作符操作的运算对象也是二进制的“位”，并且只可以用来处理整数类型（基本类型的一种）。

原理

左移位操作符（<<）能按照操作符右侧指定的位数将操作符左侧的操作数向左移动（在低位补0）；
“有符号”右移位操作符（>>）则按照操作符右侧指定的位数将操作符左边的操作数向右移动，此时操作符使用“符号扩展”：如符号为正，则在高位插入0；如符号为负，则在高位插入1。
Java中增加了“无符号”右移位操作符（>>>），该操作符使用“零扩展”：无论正负，都在高位插入0。--此操作符在C或者C++中没有的

扩展

对char、byte和short类型的数值进行移位时，移位之前会先被转换成int类型，并且得到的结果也是int类型的值；（只有数值右端的低5位才有用，这样可以防止我们移位超过int类型所具有的位数--因为2的5次方位32，而int型值只有32位）
对long类型的数值进行移位处理，最后得到的结果也是long。（只有数值右端的低6位才有用，这样可以防止我们移位超过long类型所具有的位数）

运算赋值相结合：<<=、>>=和>>>=都是合法的

tips：但是在“>>>=”使用过程中，如果是对byte和short值进行这样的移位运算，得到的可能不是正确的结果，他们会先被转成int型，再进行右移操作，然后被截断，赋值给原来的类型，在这种情况下可能得到-1的结果。

/**
 * @author plm
 * @create 2021/1/3 23:47
 */
public class ShiftOperators {
    public static void main(String[] args) {
        int i = -1;
        System.out.println("int i 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(i));
        i >>>= 10;
        System.out.println("int i 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(i));

        System.out.println("=============================");

        long j = -1;
        System.out.println("long j 移位运算符 :" + Long.toBinaryString(j));
        j >>>= 10;
        System.out.println("long j 移位运算符 :" + Long.toBinaryString(j));

        System.out.println("=============================");

        short s = -1;
        System.out.println("short s 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(s));
        s >>>= 10;
        System.out.println("short s 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(s));

        System.out.println("=============================");

        byte b = -1;
        System.out.println("byte b 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(b));
        b >>>= 10;
        System.out.println("byte b 移位运算符 :" + Integer.toBinaryString(b));
    }
}

/*
int i 移位运算符 :11111111111111111111111111111111
int i 移位运算符 :1111111111111111111111
=============================
long j 移位运算符 :1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
long j 移位运算符 :111111111111111111111111111111111111111111111111111111
=============================
short s 移位运算符 :11111111111111111111111111111111
short s 移位运算符 :11111111111111111111111111111111
=============================
byte b 移位运算符 :11111111111111111111111111111111
byte b 移位运算符 :11111111111111111111111111111111
*/