位运算为什么快?因为程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作。下面先介绍一下位运算各种符号的意义并附上简单的解释
按位与(&)
按位与的意思是把两个数字的二进制每位进行与运算(两对应位都为1则为1，否则为0)
例子如下:
3的二进制为0011
5的二进制为0101
3 & 5 的二进制为 0001
3 & 5 = 1
按位或(|)
按位或的意思是把两个数字的二进制每位进行或运算(两对应位其中有1则为1，否则0)
例子如下:
3的二进制为0011
5的二进制为0101
3 | 5 的二进制为0111
3 | 5 = 7
按位异或(^)
按位异或的意思是两个数字的二进制每位进行异或运算(两对应位相同则为1，不同为0)
例子如下:
3的二进制为0011
5的二进制为0101
3 ^ 5 的二进制为0110
3 ^ 5 = 6
左移(<<)
左移的意思是将二进制数按指定左移几位，移掉的省略，右边缺失的位，用0补齐
例子如下:
5的二进制为0101
5<<2的二进制为010100
5<<2 = 20
带符号右移(>>)
带符号右移的意思是将二进制数按指定右移几位，移掉的省略，左边缺失的位，（该数是正数）用0补齐，(该数是负数)用1补齐
例子如下:
5的二进制为 00000000000000000000000000000101
5>>2的二进制为00000000000000000000000000000001
5>>2 = 1
-5的二进制为 11111111111111111111111111111011
-5>>2的二进制为11111111111111111111111111111110
-5>>2 = -2
无符号右移(>>>)
无符号右移的意思是将二进制数按指定右移几位，移掉的省略，左边缺失的位，用0补齐
无符号右移，按二进制形式把所有的数字向右移动对应巍峨位数，低位移出（舍弃），高位的空位补零。对于正数来说和带符号右移相同，对于负数来说不同。其他结构和>>相似
例子如下:
5的二进制为 00000000000000000000000000000101
5>>>2的二进制为00000000000000000000000000000001
5>>>2 = 1
-5的二进制为 11111111111111111111111111111011
-5>>>2的二进制为00111111111111111111111111111110
-5>>>2 = 1073741822
按位取反(~)
按位取反的意思是把一个数字的二进制每位进行取反操作(1变0,0变1)
例子如下:
5的二进制为 00000000000000000000000000000101
~5的二进制为11111111111111111111111111111010
~5 = -6
下面附上一个简单的实际运用场景
假设我们需要仅使用一个字段来实现多个权限的控制,这个时候我们可以定义一个Integer值,把它二进制表示中32位的每一位当做一个权限.权限类代码如下
public class Power {
public static final int SWITCH_ZERO = 0;
public static final int SWITCH_ONE = 1;
public static final int SWITCH_TWO = 2;
public static final int SWITCH_THREE = 3;
public static final int SWITCH_FOUR = 4;
private Integer switchValue = 0;
/**
* 打开开关
*/
public void openSwitch(int num) {
int v = 1 << num;
switchValue = switchValue | v;
}
/**
* 关闭开关
*/
public void closeSwitch(int num) {
int v = 1 << num;
v = ~v;
switchValue = switchValue & v;
}
/**
* 判断该开关是否开启
*/
public boolean isSwitchOpen(int num) {
int v = 1 << num;
int ret = switchValue & v;
return ret != 0;
}
public Integer getSwitchValue() {
return switchValue;
}
public void setSwitchValue(Integer switchValue) {
this.switchValue = switchValue;
}
}示例代码如下:
public static void main(String[] args) {
Power item = new Power();
item.setSwitchValue(0);
item.openSwitch(Power.SWITCH_FOUR);
System.out.println(getBinaryString(item.getSwitchValue()));
System.out.println(item.isSwitchOpen(Power.SWITCH_FOUR));
item.closeSwitch(Power.SWITCH_FOUR);
System.out.println(getBinaryString(item.getSwitchValue()));
System.out.println(item.isSwitchOpen(Power.SWITCH_FOUR));
}打印结果如下:
00000000000000000000000000010000
true
00000000000000000000000000000000
false我们先来看打开开关这个方法
public void openSwitch(int num) {
int v = 1 << num;
switchValue = switchValue | v;
}由于默认0是关,1是开,所以我们先把要开的那一位左移,如果num为5那么得到v的二进制就为
00000000000000000000000000100000,然后把开关的值和v进行按位或运算,得到开关的值为
00000000000000000000000000100000
因为左移得到的二进制的值除了要开的那一位全是0,那么进行按位或运算时不会影响到其他位的值
下面是关闭开关的这个方法
/**
* 关闭开关
*/
public void closeSwitch(int num) {
int v = 1 << num;
v = ~v;
switchValue = switchValue & v;
}由于默认0是关,1是开,所以我们先把要开的那一位左移,然后进行按位取反,如果num为5那么得到v的二进制就为
11111111111111111111111111011111,然后把开关的值和v进行按位与运算,那么只有两个数每位都为1得到的结果才是1,所以得到开关的值为
00000000000000000000000000000000
因为左移得到的二进制的值按位取反之后除了要关的那一位全是1,那么进行按位与运算时不会影响到其他位的值
接下来是判断该开关是否开启这个方法
/**
* 判断该开关是否开启
*/
public boolean isSwitchOpen(int num) {
int v = 1 << num;
int ret = switchValue & v;
return ret != 0;
}和之前两个方法一样,先进行左移得到v,然后把开关的值switchValue和v进行按位与,由于v除了那一位是1,其他都是0,那么按位与运算后得到的值就是switchValue中第num为的值.
