java位運(yùn)算的基礎(chǔ)知識有哪些

這篇文章主要講解了“java位運(yùn)算的基礎(chǔ)知識有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“java位運(yùn)算的基礎(chǔ)知識有哪些”吧！

一切的起源：二進(jìn)制

位：二進(jìn)制位，簡稱“位”。是二進(jìn)制記數(shù)系統(tǒng)中表示小于2的整數(shù)的符號，一般用1或 0表示，是具有相等概率的兩種狀態(tài)中的一種。二進(jìn)制位的位數(shù)可表示一個機(jī)器字的字長，一個二進(jìn)制位包含的信息量稱為一比特（bit）。

舉個栗子：int占4個字節(jié)（byte）1byte = 8bit換算下來，一個int類型即占32bitint i = 88; 這里的88為十進(jìn)制，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：1011000，使用完整的32位表示即為：00000000 00000000 00000000 01011000

上文中的00000000 00000000 0000000001011000即為十進(jìn)制88轉(zhuǎn)為二進(jìn)制的 原碼 ，與其相關(guān)的定義還有 反碼 和 補(bǔ)碼

關(guān)于原碼、反碼和補(bǔ)碼

在計(jì)算機(jī)內(nèi)，有符號數(shù)有三種表示法：原碼、反碼以及補(bǔ)碼。原碼：就是二進(jìn)制定點(diǎn)表示法，即最高位為符號位，“0”正負(fù)“1”，其余位表示數(shù)值的大小。反碼：正數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼是對正數(shù)逐位取反，符號位保持為1。補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的末位加1。

同樣的，我們使用 “88” 舉例說明原碼、反碼以及補(bǔ)碼。

“88”的原碼：00000000 00000000 00000000 01011000“88”的反碼：00000000 00000000 00000000 01011000“88”的補(bǔ)碼：00000000 00000000 00000000 01011000

對于負(fù)數(shù) “-88”，其原碼、反碼以及補(bǔ)碼如下：

“-88”的原碼：10000000 00000000 00000000 01011000“-88”的反碼：11111111 11111111 11111111 10100111“-88”的補(bǔ)碼：11111111 11111111 11111111 10101000

為什么要使用補(bǔ)碼？

簡單來說，就是計(jì)算機(jī)計(jì)算減法時有各種不方便，于是發(fā)明了反碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反碼也有缺陷（有兩個零存在：“+0”和“-0”），進(jìn)而發(fā)明了補(bǔ)碼解決這個問題。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來表示和存儲。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時，加法和減法也可以統(tǒng)一處理。此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過程是相同的，不需要額外的硬件電路。

有關(guān)補(bǔ)碼的意義及作用在上面的鏈接里討論的非常詳盡，我這里就不班門弄斧了，理解就好～

對原碼、反碼以及補(bǔ)碼有一個初步的認(rèn)知后，我們接下來再看位運(yùn)算就會清晰很多。

關(guān)于位運(yùn)算

關(guān)于位運(yùn)算，這里運(yùn)用哲學(xué)上三個究極問題試圖講解清楚位運(yùn)算究竟是何方神圣：什么是位運(yùn)算？位運(yùn)算的作用？位運(yùn)算有什么優(yōu)勢？

什么是位運(yùn)算

程序中的所有數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中都是以二進(jìn)制的形式儲存的。位運(yùn)算就是直接對整數(shù)在內(nèi)存中的二進(jìn)制位進(jìn)行操作。比如，and運(yùn)算本來是一個邏輯運(yùn)算符，但整數(shù)與整數(shù)之間也可以進(jìn)行and運(yùn)算。舉個例子，6的二進(jìn)制是110，11的二進(jìn)制是1011，那么6 and 11的結(jié)果就是2，它是二進(jìn)制對應(yīng)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的結(jié)果（0表示False，1表示True，空位都當(dāng)0處理）。

下表列出了位運(yùn)算符的基本運(yùn)算（A = 8, B = 9）

按位與&      如果相對應(yīng)位都是1，則結(jié)果為1，否則為0      A&B=8，即1000              按位或|      如果相對應(yīng)位都是0，則結(jié)果為0，否則為1      A|B=9，即1001              按位異或^      如果相對應(yīng)位值相同，則結(jié)果為0，否則為1      A^B=1，即0001              按位取反~      按位取反運(yùn)算符翻轉(zhuǎn)操作數(shù)的每一位，即0變成1，1變成0      ~A=7，即0111              左移 <<      按位左移運(yùn)算符。左操作數(shù)按位左移右操作數(shù)指定的位數(shù)      A << 2 = 32，即1000 00              右移 >>      按位右移運(yùn)算符。左操作數(shù)按位右移右操作數(shù)指定的位數(shù)      A >> 2 = 2，即0010

位運(yùn)算的作用及優(yōu)勢

我嘗試脫離實(shí)際應(yīng)用場景描述清楚位運(yùn)算的作用及優(yōu)勢，然后發(fā)現(xiàn)脫離實(shí)際講應(yīng)用是件非常困難的事情，其難度不亞于買彩票。所以這里結(jié)合Android原碼中的MeasureSpec類來描述位運(yùn)算的作用和優(yōu)勢。熟悉Android View體系的小伙伴應(yīng)該都對MeasureSpec不陌生。不熟悉的請自行Google，不然下面你看起來可能就會有些云里霧里。我們來看它的代碼：

public static class MeasureSpec {private static final int MODE_SHIFT = 30;private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT;public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT;public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT;public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {return size + mode;} else {return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);}}public static int getMode(int measureSpec) {return (measureSpec & MODE_MASK);}public static int getSize(int measureSpec) {return (measureSpec & ~MODE_MASK);}}

代碼不難理解，上面就運(yùn)用了很多位運(yùn)算。我們都知道MeasureSpec是用來操作View的測量模式以及測量大小的。這個測量模式和測量大小在系統(tǒng)中使用一個32位的int類型的參數(shù)表示。如果讓我們自己去實(shí)現(xiàn)這樣一個操作測量模式和測量大小的類，我們大概會這么寫：

public class MeasureSpec{public static final int UNSPECIFIED = 0;public static final int EXACTLY = 1;public static final int AT_MOST = 2;/*** 測量模式*/private int mode;/*** 測量大小*/private int size;public int getMode() {return mode;}public void setMode(int mode) {this.mode = mode;}public int getSize() {return size;}public void setSize(int size) {this.size = size;}}

然后每次對View進(jìn)行操作的時候都會 new 一個MeasureSpec對象，對其的mode和size參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

這里原碼就很巧妙的運(yùn)用了位運(yùn)算簡化了相應(yīng)的操作，使用32位的二進(jìn)制來操作mode和size：高兩位表示mode，低30位表示size，避免了頻繁的創(chuàng)建對象，更省內(nèi)存，讓我等對位運(yùn)算不了解的拍手稱秒哇。

感謝各位的閱讀，以上就是“java位運(yùn)算的基礎(chǔ)知識有哪些”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對java位運(yùn)算的基礎(chǔ)知識有哪些這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！