java 位操作

问题起源

int有几位？hashmap内部进行hash算法的时候，对高16位和低16位如何处理？

分析

带着这个问题，又重新看了一下hashmap的源码。
下面是，jdk1.8里面hashmap的hash算法

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

这段代码中包含了几个基础的知识，大学的时候学过，工作中极少用到，所以印象已经不是很深刻了:

• int 字符
• 位移运算符 >>>
• 异或表达式 ^

解答

为了加深认识，使用如下代码进行验证

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println(Math.pow(2,31)-1);
        int h = 2147483640;
        int high = h>>>16;
        System.out.println("h的值："+h);
        System.out.println("h高16位的值："+high);
        System.out.println("h负值的二进制："+Integer.toBinaryString((-1)*h));
        System.out.println("h的二进制："+Integer.toBinaryString(h));
        System.out.println("h高16位的二进制："+Integer.toBinaryString(high));
        System.out.println("h跟高16位进行异或运算，相当于h的低16位跟高16位异或之后作为h的低16位："+Integer.toBinaryString(h^high));
//        System.out.println(Integer.toBinaryString(h&high));
//        System.out.println(Integer.toBinaryString(h|high));
//        System.out.println(Integer.toBinaryString(h^0));
        System.out.println("-1的二进制："+Integer.toBinaryString(-1));
        System.out.println("-2的二进制："+Integer.toBinaryString(-2));
        System.out.println("-2147483648的二进制："+Integer.toBinaryString(-2147483648));
    }

运行结果如下：

-2147483648
2147483647
2.147483647E9
h的值：2147483640
h高16位的值：32767
h负值的二进制：10000000000000000000000000001000
h的二进制：1111111111111111111111111111000
h高16位的二进制：111111111111111
h跟高16位进行异或运算，相当于h的低16位跟高16位异或之后作为h的低16位：1111111111111111000000000000111
-1的二进制：11111111111111111111111111111111
-2的二进制：11111111111111111111111111111110
-2147483648的二进制：10000000000000000000000000000000

从上可以得出以下结论：

• 1、int是32位，从左开始的第一位是符号位，0代表正数，1代表负数。这样二进制表示正数的时候，最多是31位，所以int最大值是个奇数。而负数一定是32位且第一位是1，并且-1是32位1，为什么是这样？可以这样理解，-1+1=0，所以32位1加1后刚好变成32位0等于0，负数最大值是1接31位0，一定是个偶数，因为如果要变成0，需要加上（31位1+1）。
• 2、位移运算符，>>> 等同于 >> ，如 >>16 代表往右移16位，相当于舍弃了低16位，同理 <<16 代表往左移16位，相当于舍弃了高16位，当然位移操作是不会改变原值的。（位移还可以这么理解：>>1，往右移动一位，我们知道十进制往右移动一位相当于除以10，那二进制往右移动一位就相当于除以2，同理>>3，往右移动3位，相当于除以8，以此类推）
• 3、异或（^）操作，按位对比，相同的得0，不同的得1（异或可以这么理解，有差异的用或运算，所以0,1或者1,0或运算都是1），最终的长度跟最长的数字一样长。另外或运算（|）是有1得1，最终长度也是跟最长的数字一样。与运算（&）是有0得0，最终长度跟最短的数字一样长。注意，不管哪种运算，都不能将高位补0补到32位再去运算，高位为0的位就相当于空，不参与运算。