Java位运算符详解及使用技巧

今天golang学习网给大家带来了《Java位运算符有哪些及应用解析》，其中涉及到的知识点包括等等，无论你是小白还是老手，都适合看一看哦~有好的建议也欢迎大家在评论留言，若是看完有所收获，也希望大家能多多点赞支持呀！一起加油学习~

Java位运算符直接操作整数二进制位，包括&、|、^、~、<<、>>、>>>七种（原文称六种实为笔误），用于权限管理、快速乘除、奇偶判断、位图压缩及算法优化，需注意类型提升、补码表示、优先级和整型限制。

Java里的位运算符是直接对整数的二进制位进行操作的一组运算符，不涉及数值含义，只处理0和1的排列组合。它们执行速度快、底层性强，常用于性能敏感或需要精确控制比特位的场景。

六种基本位运算符及其行为

Java提供6种核心位运算符，全部作用于整型（int、long、short、byte、char）：

• &（按位与）：对应位都为1时结果为1，否则为0。常用于“提取特定位”或“清零某些位”，比如 flags & 0x04 判断第3位是否开启。
• |（按位或）：对应位只要有一个为1，结果就为1。适合“设置标志位”，如 flags | 0x08 打开第4位。
• ^（按位异或）：对应位相异为1，相同为0。关键性质：a ^ a == 0，a ^ 0 == a。可用于无临时变量交换、翻转特定位、简易加密。
• ~（按位取反）：逐位翻转（0→1，1→0）。注意Java用补码表示负数，所以 ~5 结果是 -6，而非简单减法。
• <<（左移）：二进制整体左移n位，右侧补0。等价于乘以2ⁿ（不溢出前提下），如 x << 3 ≡ x * 8。
• >>（带符号右移）：右移n位，左侧补符号位（正数补0，负数补1），等价于向下取整除以2ⁿ，如 13 >> 2 = 3。
• >>>（无符号右移）：右移n位，左侧一律补0，适用于将负数当作纯二进制数据处理（如解析网络字节流、位图像素）。

典型应用场景

位运算不是炫技工具，而是解决特定问题的高效手段：

• 权限与状态管理：用单个int存储多个布尔状态。例如Linux文件权限rwx用3位表示，多个权限可组合成掩码（READ=1, WRITE=2, EXEC=4），perm & WRITE 即可判断写权限是否启用。
• 快速乘除2的幂：x << n 比 x * (1< 更快；x >> n 在非负数下比 x / (1< 更高效且避免浮点误差。
• 奇偶性与2的幂判断：n & 1 == 0 表示偶数；(n & (n-1)) == 0 且 n > 0 可判定n是否为2的正整数幂。
• 位图与压缩结构：在布隆过滤器、JVM对象头标记、集合压缩（如EWAH）中，用long数组的每一位代表一个元素是否存在，极大节省内存。
• 算法优化技巧：如快速幂、树状数组（BIT）、N皇后位运算法、哈希扰动（HashMap中 h ^ (h >>> 16)）均依赖位运算提升性能。

使用时需注意的关键细节

位运算高效但容易出错，以下几点务必留意：

• 操作数自动类型提升：byte、short、char 在参与位运算前会先转为int，结果也是int，可能引发意料外的高位填充（如 (byte)0xFF & 1 实际是 0xFFFFFFFF & 1 == 1）。
• 负数用补码：所有位运算基于补码，~x 等价于 -x - 1；x >> 1 对负数不是简单除2，而是向负无穷取整。
• 优先级陷阱：位运算符优先级低于算术和关系运算符。例如 a & b == c 等价于 a & (b == c)，应写成 (a & b) == c。
• 无小数支持：位运算仅适用于整型，float、double 不可用，因其内部是IEEE 754格式，不能直接按位解释。

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