Java基本数据类型与位运算、原码&补码&反码

一、Java中的基本数据类型

平日里开发过程中，总是会遇到基本数据类型在内存中占几个字节的类似疑问，一直想把这些基础的知识整理一下，总是偷懒，于是今天便总结了一下，如果下面的文章哪里有问题，欢迎在评论中留言指出：
Java中有8种基本数据类型，分别是byte，short，int，long，char，float，double，boolean型数据，其在内存中占据字节数，取值范围如图：

类型	存储需求	bit位数	取值范围
byte	1个字节	1*8	-128~127（-2的7次方到2的7次方-1）
short	2个字节	2*8	－32768～32767（-2的15次方到2的15次方-1）
int	4个字节	4*8	-2的31次方到2的31次方-1
long	8个字节	8*8	-2的63次方到2的63次方-1
char	2个字节	2*8	0~65535（Character.MIN_VALUE~Character.MAX_VALUE）
float	4个字节	4*8	Float.MIN_VALUE~Float.MAX_VALUE
double	8个字节	8*8	Double.MIN_VALUE~Double.MAX_VALUE
boolean	1个字节	1*8	false或者true

这里针对char、float与double类型的取值范围还要补充一下：
①Character.MIN_VALUE = ’ \u0000’; Character.MAX_VALUE = ‘\uFFFF’;而在Java中\u开头的是一个Unicode码的字符,Unicode字符通常用十六进制编码方案表示，范围在’\u0000’到’\uFFFF’之间。\u0000代表的应该是NULL,输出控制台是一个空格。而具体关于Java中Unicode的理解请参考Java中Unicode的编码和实现

②Float.MIN_VALUE = 1.4E-45（2^(-149)）；
Float.MAX_VALUE = 3.4028235E38（(2-2^(-23))*2^127 ）；数值后面一般有一个F或者f，比如3.1435f
Double.MIN_VALUE = 4.9E-324；
Double.MAX_VALUE = 1.7976931348623157E308；数值后面什么都不标，默认是double类型的；
具体解释请参阅Java中float/double取值范围与精度
关于java中浮点数据的研究，请参阅基础野：细说浮点数

二、Java中的原码&反码&原码
计算机中的数据都是以二进制流的方式来存储，整数的表达：
原码：第一位为符号位（0为正数，1为负数）
反码：符号位不动，原码取反。
负数补码：符号位不动，反码加一。
正数补码：和原码相同。
比如我们用byte类型的5、-1、-6、0来举例：
5的原码：00000101
5的反码：01111010
5的补码：00000101
负数的表示：
-1的原码：10000001 -6的原码：10000110
-1的反码：11111110 -6的反码：11111001
-1的补码：11111111 -6的补码：11111010
0的表示：
0的原码：00000000 负数0的原码：10000000
0的反码：01111111 负数0的反码：11111111
0的补码：00000000 负数0的补码：00000000

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因如下：

1. 使用补码，可以将符号位和数值域统一处理
2. 加法和减法也可以统一处理
3. 原码与补码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

同时补码的特性：

• 一个负整数（或原码）与其补数（或补码）相加，和为模。
• 对一个整数的补码再求补码，等于该整数自身。
• 补码的正零与负零表示方法相同。

三、Java中的左移、右移、无符号右移

• 左移：<<，有符号的移位操作，左移操作时将运算数的二进制码整体左移指定位数，左移之后的空位用0补充。
• 右移：>>，有符号的移位操作，右移操作时将运算数的二进制码整体右移指定位数，右移之后的空位用符号位补充，如果是整数用0补充，负数用1补充；
• 无符号右移：>>>，无符号的移位操作，无符号右移操作时将运算数的二进制码整体右移指定位数，右移之后的空位用0补充。

比如3<<2，byte类型的数字3转化为二进制，0000-0011，向左移两位，最右边两位用0补齐，其结果为12；相当于3*2^2，就是乘以2的移动的位数次幂。
3<<2移动之前： 0000-0011
3<<2移动过程：0000-001100，后面的两位补0
3<<2移动之后： 0000-1100

例：6>>2，byte类型的数字6转化为二进制00000110，向右移动两位，最左边空出的两位，用0补齐，结果为1，相当于6/4，只取整数，舍弃小数；就是除以2的移动的位数次幂。
6>>2移动之前：0000-0110
6>>2移动过程：0000-000110
6>>2移动之后：0000-0001

例：-6>>2，byte类型的数字-6转化为二进制10000110，向右移动两位，最左边空出的两位，用1补齐，结果为-2；这里注意，负数在右移的过程中，首先要转化为补码
-6>>2移动之前：1000-0110，求其补码：11111010
-6>>2移动过程： 1111-111010
-6>>2移动之后：1111-1110，负数的补码求原码1000-0010

例：-6>>>2，因为6>>>2移位的过程与6>>2相似，这里不再做过多描述，byte类型的数字-6转化为二进制10000110，当-6无符号向右移动两位，首先转化为其补码，最左边空出的两位，用0补齐；然后在转化为原码，其结果为00111110；
-6>>>2移动之前：1000-0110，求其补码：11111010
-6>>>2移动过程： 0011-111010
-6>>>2移动之后：0011-1110，其为正数，即为原码