主要涉及 按位运算符(&、|、~、^) 移位操作符(<<、 >> 、>>> )

废话

为什么说是就算学了也不会用的运算符
因为使用这种运算符需要对二进制有深刻的理解, 我看见这种运算符的使用大多都是在一些框架源码中, 一般的搬砖代码很少会去使用这种运算(大佬先坐下, 这不是说的您), 就比如说你计算100/2有多少人会去写100 >> 1的
but, 这些运算你可能不会去用, 但是你一定要知道, 要不然你看一些源码会比较吃力(特别是JDK的), 再者, 看的多了, 再遇到差不多的场景你可能也会想到去使用它,那么可能你的代码可能在不会使用这种运算符中人看来就厉害一点,无形之中装了一个*.

正题

首先, 从二进制与十进制的转换说起

• 十进制转二进制

    给定的数循环除以2，直到商为0或者1为止。将每一步除的结果的余数记录下来，然后反过来就得到相应的二进制了
    比如8转二进制，第一次除以2等于4（余数0），第二次除以2等于2（余数0），第三次除以2等于1（余数0），最后余数1，得到的余数依次是0 0 0 1 ，
    反过来就是1000，计算机内部表示数的字节长度是固定的，比如8位，16位，32位。所以在高位补齐，java中字节码是8位的，所以高位补齐就是00001000

• 二进制转十进制

    从最低位（最右）算起，位上的数字乘以本位的权重，权重就是2的第几位的位数减一次方,然后把所有的值加起来
    比如8的二进制表示位00001000，去掉补齐的高位就是1000.此时从个位开始计算2的幂（个位是0，依次往后推）乘以对应位数上的数，然后得到的值想加
    于是有了，(2的0次幂)0+(2的1次幂)0+(2的2次幂)0+(2的3次幂)1 = 8

按位运算符

• &（按位与）

    作用: 是对运算符的两侧以二进制表达的操作符按位进行‘与’运算
    规则: 两个数都转为二进制，然后从高位开始比较，如果两个数都为1则为1，否则为0。

在编程中，我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为只有都为‘true’的时候才为‘true’，否则就是‘false’。

比如：129&128.
129转换成二进制就是10000001，128转换成二进制就是10000000。从高位开始比较得到，得到10000000，即128.
&也可以使用在判断条件中, &可以作为逻辑运算符, 判断结果与&&相同, 但是不同的是&&具有短路效应, 当左边为false则右边不执行直接返回false, 而&无论什么情况都会执行两边, 但是因为结果相同, 所以非必需情况不要用&来做逻辑运算, 因为不具有短路效应, 所以效率要比&&低

• |（按位或）

    作用: 对运算符两侧以二进制表达的操作符按位分别进行’或’运算
    规则: 两个数都转为二进制，然后从高位开始比较，两个数只要有一个为1则为1，否则就为0。

在编程中，我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为只要有一个为‘true’的时候就为‘true’，否则就是‘false’。

比如：129&128.
129转换成二进制就是10000001，128转换成二进制就是10000000。从高位开始比较得到，得到10000000，即128.
|也可以使用在判断条件中, |可以作为逻辑运算符, 判断结果与||相同, 但是不同的是||具有短路效应, 当左边为true则右边不执行直接返回true, 而|无论什么情况都会执行两边, 但是因为结果相同, 所以非必需情况不要用|来做逻辑运算, 因为不具有短路效应, 所以效率要比||低

• ^（按位异或）

    作用: 对运算符两侧以二进制表达的操作数按位分别进行’异或’运算
    规则: 两个数转为二进制,然后从高位开始比较,如果相同则为0,不相同则为1。

在编程中，我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为值不相等的时候为‘true’，值相等的时候为‘false’。

比如：8^11.
8转为二进制是1000，11转为二进制是1011.从高位开始比较得到的是：0011.然后二进制转为十进制，就是Integer.parseInt("0011",2)=3;

异或的用法可以参考这里

• ~（按位非）

    作用: 将各位数组取反
    规则: 如果位为0，结果是1，如果位为1，结果是0.

在编程中，我们可以认为‘1’代表‘true’，‘0’代表‘false’。那么就可以理解为将‘true’变成‘false’，而‘false’变为‘true’。

比如：~37
在Java中，所有数据的表示方法都是以补码的形式表示，如果没有特殊说明，Java中的数据类型默认是int,int数据类型的长度是8位，一位是四个字节，就是32字节，32bit.
8转为二进制是100101.
补码后为： 00000000 00000000 00000000 00100101
取反为： 11111111 11111111 11111111 11011010
因为高位是1，所以原码为负数，负数的补码是其绝对值的原码取反，末尾再加1。
因此，我们可将这个二进制数的补码进行还原： 首先，末尾减1得反码：11111111 11111111 11111111 11011001 其次，将各位取反得原码：
00000000 00000000 00000000 00100110，此时二进制转原码为38
所以~37 = -38.

很多人对负数的二进制的转换很迷惑，在这里为大家讲解下：
因为电脑的世界中只有 ‘ 1 ’ 和 ‘ 0 ’ ，所以在表示正负数的时候是从最高位看的，最高位如果为 ‘ 1 ’ 则为负数，如果是 ‘ 0 ’ 则是正数。
但是如果负数单纯是把最高位变为1的话，在运算中会出现不是我们想要的值。所以引入了：‘原码’，‘反码’，‘补码’。
正数的‘原码’，‘反码’，‘补码’都一样。
负数的‘反码’是对除了符号位（最高位）的‘原码’取反，而‘补码’是对‘反码’ + 1，而计算机所采用的就是‘补码’的方式。
示例：
-11的‘原码’是 ： 1000 0000 0000 1011
求出对应的反码 ： 1111 1111 1111 0100
求出对应的补码 ： 1111 1111 1111 0101
所以在计算机中 ‘ -11 ’ 对应的二进制为 ‘ 1111 1111 1111 0101 ’

位移运算符

这里先介绍几个概念

逻辑左移=算术左移：高位溢出，低位补0
逻辑右移：低位溢出，高位补0
算术右移：低位溢出，高位用符号位的值补

比如一个有符号位的8位二进制数10101010，[]是添加的数字
逻辑左移一位：0101010[0]
逻辑左移两位：101010[00]
算术左移一位：0101010[0]
算术左移两位：101010[00]
逻辑右移一位：[0]1010101
逻辑右移两位：[00]101010
算术右移一位：[1]1010101
算术右移两位：[11]101010

• <<（左位移运算符）

    作用: 将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位。
    规则: 左边的二进制位丢弃，右边补0。

左移可以看成是乘以2的多少次方。3 << 3就代表3乘以2的3次方。

比如:
10 << 3 = ?
10 的二进制为：0000 0000 0000 1010
移位后为：0000 0000 0101 0000 （80）
则 10 << 3 = 80
    -10 << 3 = -80

• >>（右位移运算符）

    作用: 将一个运算对象的各二进制位全部右移若干位。
    规则: 正数左补0，负数左补1，右边丢弃。

正数右移可以看成是跟2的多少次方取模,10 >> 3就代表10跟8取模得1。而负数则需要对应的转换，因为负数进行了补码的操作，所以跟正数的逻辑不同.
通常也可以认为一个数右移n位,就相当于除以2的n次方

比如
10 >> 3 = ?
10 的二进制为：0000 0000 0000 1010
移位后为：0000 0000 0000 0001
则 10 >> 3 = 1
    -10 >> 3 = -1

• >>>（无符号右位移运算符）

    作用: 作用是将一个运算对象的各二进制位全部右移若干位。
    规则: 右移后左边空出的位用零来填充。移出右边的位被丢弃。无符号的意思是将符号位当作数字位看待。

正数的无符号右移可以看成是跟2的多少次方取模，10 >>> 3就代表10跟8取模得1。运算的结果跟>>右位移是一样的, 而负数的无符号右移是不同的，就不需要再进行转换的操作，-1 >>> 1 = 2147483647

比如
// 运行结果跟10 >> 1是一样的
System.out.println(10 >>> 1); //5
// emm...
System.out.println(-10 >>> 1); //2147483643