Java中的位运算

Java提供了多种位运算，包括左移( << )、右移( >> ) 、无符号右移( >>> ) 、位与( & ) 、位或( | )、位非( ~ )、位异或( ^ )，除了 ~ 为一元操作符，其他都为二元操作符。

左移和右移

什么是左右移操作，产生的结果是什么

使用符号 << 对数字产生的影响就是左移，同理右移。下面通过例子来看左移（右移）的结果：

在 ArrayList 中，使用了grow()方法进行List的扩容操作，其实，在grow()方法内部就使用到了右移操作。

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

grow() 函数的作用就是对 List 进行倍数的扩容，这个倍数就是 x + x >> 1 ,具体产生的结果用主函数进行测试。

System.out.println(10+(10>>1));

产生的结果为15.也就是说 10>>1的结果为5.那么计算过程是什么样的呢，才会产生这样的结果？

转化为二进制

对位的运算，第一步一定是先转化为二进制，再对二进制进行计算。

例子中的 10 转化为二进制为：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

进行为运算

如果是左移，则在右侧补0，同理如果是右移，则在左侧补0。

比如上面的 10>>1 , 右移一位，则在左侧补一个0。

结果为 ...... 0101 结果为 5

如果 10<<1 ,左移一位，则在右侧补一个0

结果为 ......1 0100 结果为 20

无符号左移右移

负数以原码的补码形式表达，如果是负数时，比如 -10 ，转化为二进制就是

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

也就是高位为1，与正数相反，同理，在进行移动时，也需要将原来的补0，调整为补1；

如 -10>>1,右移一位，左侧补1

1......1101 ,结果为 -5

无符号则始终补0；

综上：

转化为二进制
正数反向补0
负数反向补1
无符号反向补0

位与（&）

在HashMap中进行put元素的时候，会通过 putVal() 方法进行实际的计算和添加。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
            // 使用 (n-1)&hash 查找位置是否已经被占用
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

这里使用 & 的作用其实是为了保证 hash 的值不超过范围。数组具有2的幂数长度，以用&替换昂贵的取模运算。

运算规则：第一个数的的第n位和第二个数的第n位如果都是1，那么结果的第n为也为1，否则为0 简化描述规则:同一为一,否则为零

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

结果：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

转化为10进制为 1

可以作用为关闭（屏蔽）特定位的手段

位或（｜）

运算规则：第一个数的的第n位于第二个数的第n位只要有一个是1，那么结果的第n为也为1，否则为0. 简化规则描述: 有一则一,否则为零

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

结果：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

转化为10进制为 7

可以作为将特定位置为1的手段

异或（^）

运算规则：第一个数的的第n位于第二个数的第n位相反，那么结果的第n为也为1，否则为0,简化规则描述: 相反为一,否则为零

5转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3转换为二进制：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

结果：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

转化为二进制为 7

按位“异或”运算可以使特定的位取反
直接交换两个变量的值

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

这样a的值与b的值就形成了互换。