位运算,早些时候,在大学计算机原理的时候学过,也在处学java的时候也学过,但只是了解,并未真正在项目里面使用过(其实也用过一次,在给学校做项目的时候,用java的位运算进行位移实现加密的功能),到现在因为项目的需要,网络通信,不得不再次进行了解java的未运算,下面简要说下吧。
位运算符包括: 与(&)、非(~)、或(|)、异或(^)
&:当两边操作数的位同时为1时,结果为1,否则为0。如1100&1010=1000
| :当两边操作数的位有一边为1时,结果为1,否则为0。如1100|1010=1110
~:0变1,1变0
^:两边的位不同时,结果为1,否则为0.如1100^1010=0110
移位运算符: <<(左移)、>>(带符号右移)和>>>(无符号右移)。
关于位运算符,是比较简单的,就不用详细介绍了,详细一般程序员都能看懂。下面就说下位移运算符需要注意的几个地方吧。
1、 左移运算符
左移运算符<<使指定值的所有位都左移规定的次数。
例如:3 <<2(3为int型)
1)把3转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011,
2)把该数字高位(左侧)的两个零移出,其他的数字都朝左平移2位,
3)在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100,转换为十进制是12。
规则:
数字高位(左侧)移出,其他的数字都朝左平移,低位(右侧)补零
如果移动的位数超过了该类型的最大位数,那么编译器会对移动的位数取模。如对int型移动33位,实际上只移动了33%32=1位。
例:
@Test public void test1(){ int i=0x7fffffff; int maxInt=2147483647;//java里面int能表示的最大值 System.out.println(i+" "+Integer.toBinaryString(i)); //2147483647 01111111111111111111111111111111 System.out.println((i<< 1) +" "+Integer.toBinaryString(i << 1));//-2 11111111111111111111111111111110 }
2、 右移运算符
右移运算符<<使指定值的所有位都右移规定的次数。
例如:11 >>2(11为int型)
1)11的二进制形式为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011
2)把低位的最后两个数字移出,因为该数字是正数,所以在高位补零。
3)最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010。
转换为十进制是2。
规则:
低位移出(舍弃),高位的空位补符号位,即正数补零,负数补1
当右移的运算数是byte 和short类型时,将自动把这些类型扩大为 int 型。
3、无符号右移
无符号右移运算符>>>
规则:
忽略了符号位扩展,0补最高位
只对32位和64位的值有意义
位右移实际应用举例:
例一:
@Test public void test2(){ char hex[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}; byte b = (byte) 0xf1; System.out.println("b = 0x" + hex[(b >> 4) & 0x0f] + hex[b & 0x0f]); //b = 0xf1 }
运算过程:
(b >> 4) & 0x0f的运算过程:
b的二进制形式为:1111 0001
4位数字被移出:0000 1111
按位与运算:0000 1111
转为10进制形式为:15
b & 0x0f的运算过程:
b的二进制形式为:1111 0001
0x0f的二进制形式为:0000 1111
按位与运算:0000 0001
转为10进制形式为:1
所以,该程序的输出 b = 0xf1
例二:
@Test public void test3(){//telnet 协议 byte WILL = (byte) 251;// 选项协商 实际值:-5 byte WONT = (byte) 252;// 选项协商 实际值:-4 byte DO = (byte) 253;// 选项协商 实际值:-3 byte DONT = (byte) 254;// 选项协商 实际值:-2 byte IAC = (byte) 255;// 数据字节255 实际值:-1 byte[] readBuffer = new byte[20 * 1024]; InputStream is=null; try { int len = is.read(readBuffer); for(int i=0;i<len;i++){ int b = readBuffer[i] & 0xff; switch (readBuffer[++i] & 0xff) { case 251:// 服务器想激活某选项 case 253:// 服务器想让客户端发起激活某选项 } } } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }
说明:
以上例子是我在做telnet协议分析的时候用的,因为在telnet中之规定数字,且在网络中传输,传的是字节码,一个字节表示一个数字,而且java的io流把读到的数字转化为byte类型,因此需要进行位运算,用int来表示,便于理解。
(byte) 251 是强制把int类型(4字节)的251截掉只剩下最后一个字节存储到byte里面,用byte来表示就是-5,但在网络通信中实际代表的值仍是251(一个数字在不同的地方,有不同的意义)。
io的read方法,把数据存储在byte数组里面,每一个数字用byte来表示,但byte是带符号的,范围为 -128 到127 ,因此需要与0xff 相与转变成int类型,即int类型的最后一个字节来存储byte,即可表示 0到255直接的数字,看着更清晰,易懂。