程序员必须掌握的位运算，因为...

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背景

在HashMap源码中有过这么一段代码

static final int tableSizeFor(int cap) {
   int n = cap - 1;
   n |= n >>> 1;
   n |= n >>> 2;
   n |= n >>> 4;
   n |= n >>> 8;
   n |= n >>> 16;
   return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

如果你不会位运算的话，这段代码基本上是看不懂的。

什么是位运算？

计算机在底层使用的是二进制补码进行运算。对应的二进制位进行操作，计算机只识别0和1 。

位运算有什么好处？

巧妙的使用位运算可以大量减少运行开销，优化算法。

Java中支持哪些位运算？

使用案例

复合赋值运算符

位运算符与赋值运算符结合，组成新的复合赋值运算符，它们是：

• &= 例：a&=b 相当于 a=a&b

• |= 例：a|=b 相当于 a=a|b

• >>= 例：a>>=b 相当于 a=a>>b

• <<= 例：a<<=b 相当于 a=a<

• ^= 例：a^=b 相当于 a=a^b

不同长度的数据进行位运算

如果两个不同长度的数据进行位运算时，系统会将二者按右端对齐，然后进行位运算。

以“与运算”为例说明如下：

我们知道在 C 语言中 long 型占 4 个字节，int 型占 2 个字节，如果一个 long 型数据与一个 int 型数据进行“与运算”，右端对齐后，左边不足的位依下面三种情况补足。

• 如果整型数据为正数，左边补 16 个 0  

  例如：long a=123，int b=1，计算 a&b

• 如果整型数据为负数，左边补 16 个 1

  例如：long a=123，int b=-1，计算 a&b

• 如果整形数据为无符号数，左边也补 16 个 0

  例如：long a=123，unsigned intb=1，计算 a&b

回到本文最前面的那段代码

static final int tableSizeFor(int cap) {
   int n = cap - 1;
   n |= n >>> 1;
   n |= n >>> 2;
   n |= n >>> 4;
   n |= n >>> 8;
   n |= n >>> 16;
   return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

参数 cap 的值肯定大于 0，故 n 大于等于 0 ，假设 n = 0，经过右移之后，依旧为 0 ，0 与 0 异或依旧为 0 ，通过 return 语句的 n+ 1 计算得 1，即 2 的 0 次幂。

当 n 大于 0 时，n 的二进制位肯定会有位的值为 1，即 001xx..xx 的形式，接着，对 n 右移 1 位得 0001xx..xx，再进行位或，由于 1 与 0 或 1 异或结果都为 1，所以结果必为 0011xx..xx 的形式。以此类推，位移 2 位、4 位、8 位、 16 位，最终该算法能让最高位的 1 后面的所有位全变为 1。

下面用一张图举例说明一下：

该算法的最后再让结果值 n + 1，所得即为 2 的整数次幂。为了让结果使结果大于等于参数 cap，在算法开始时，令 cap - 1。