Java中的位移运算

在Java中，位移运算属于基本运算，符号是<<和>>，即向左位移和向右位移。在Java中只有整数才能位移，所以其他的不考虑，位移运算是将整数在内存中表示的二进制进行位移，所以在Java中分为正数和负数的位移。

对于正数来说，向左位移，即<<相当于乘以2，移动多少次即乘以多少次2，例如5<<2即5 * 2 * 2 = 20，而向右位移即>>相当于除以2，注意是整数除以整数。例如 5 >> 1 即5/2=2。

下面举例说明：

5<<1，我们以int为例：

数字5

int型的二进制表示为： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

向左移1位即： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 （后位补0）

所以结果为：数字10

5>>1，我们以int为例：

数字5

int型的二进制表示为： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

向右移1位即： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 （高位补0）

所以结果为：数字2

所以对于正数，可以随意使用位移，与乘除几乎没有结果的区别，而且性能更优。

而对于负数来说，Java中的位移应该谨慎使用，因为位移运算在Java中称为带符号的位移。那么到底带符号的位移是如何计算的呢，下面直接举例说明：

-5<<1，我们以int为例，由于负数在内存是以补码存在，请看：

数字-5

int型的二进制原码表示为： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

而其反码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

补码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

向左移1位即结果为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 （后位补0）

将结果计算反码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

将结果计算原码为：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

所以结果为：数字-10

看起来好像还是乘以2，但是换个数字来试试：

例如数字的二进制如果为：1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

而其反码为：1001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

补码为：1001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

向左移1位即结果为：0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

这个结果的最高位是0，所以必然是个正数，所以结果并非想象的乘以2。

如果是右移，那么高位会补1，结果一样不算正常，例如：

-5>>1，我们以int为例，由于负数在内存是以补码存在，请看：

数字-5

int型的二进制原码表示为： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

而其反码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

补码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

向右移1位即结果为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 （高位补1）

将结果计算反码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100

将结果计算原码为：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

所以结果为：数字-3

而在Java中，-5除以2应该结果为-2，但是位移却为-3。

另外，如果是下面的例子：

-1>>1，我们以int为例，由于负数在内存是以补码存在，请看：

数字-1

int型的二进制原码表示为： 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

而其反码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

补码为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

向右移1位即结果为：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 （高位补1）

所以结果不用慢慢算就知道为：数字-1

所以对于-1来说，无论怎么右移，结果还是-1，而如果是除以2，结果是0。

最后总结一句，如果是正数，当可以使用位移运算时可以尽量使用，能提升性能，而对于负数来说，还是尽量别用吧，结果与除法相差太远。