详解Java的位运算

 更新时间:2023年04月11日 10:20:33   作者:CrazyDragon_King  
这篇文章主要介绍了详解Java的位运算,程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作,需要的朋友可以参考下

位运算

很久以前学习过位运算,但是很久不用,感觉都忘得差不多了。最近看了几处位运算的代码,发现都看不懂了,哈。也是时候回来补一补基础知识了。

程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作。

位运算的运算符:

运算符含义
&按位与
|按位或
~按位取反
^按位异或
<<左移
>>带符号右移
>>>无符号右移

这些算是很基础的知识了,但是太久不用,还是难免会遗忘了,在编码的同时,可以多多使用!

Talk is cheap, show me the code.

说明:单独讨论这些确实是很难看到应用的地方,如果有不太清楚的可以去看看其他人的总结。

我们以一个代码来看看位运算的应用:

public final void writeInt(int v) throws IOException {
	  out.write((v >>> 24) & 0xFF);
	  out.write((v >>> 16) & 0xFF);
	  out.write((v >>>  8) & 0xFF);
	  out.write((v >>>  0) & 0xFF);
	  incCount(4);
}

这段代码是 DataOutputStream 类中的一个方法,用于将一个 int 型的整数写入流中。这个方法的命名是很有意思的,它和 OutputStream 中的 public abstract void write(int b) throws IOException 这个方法是完全不同的。这个方法的参数似乎是表示它可以将一个 int 型整数写入流中,但是方法的功能不是靠猜测的,而是要看方法的描述。

public abstract void write(int b) throws IOException

API 中的介绍:

Writes the specified byte to this output stream. The general contract for write is that one byte is written to the output stream. The byte to be written is the eight low-order bits of the argument b. The 24 high-order bits of b are ignored.

它是将一个特定的字节写入流中,我们知道一个int型变量占32位,一个byte占8位,所以一个小于256(2^8)的int型整数和byte型整数的最后8位是相同的。

因此这个方法是写入一个int型变量的最低8位,而将剩下的24位忽略。使用这个方法的时候,要格外注意!

The byte to be written is the eight low-order bits of the argument b. The 24 high-order bits of b are ignored.

所以,将一个int型的变量完整的写入流中,并不是一个很简单的问题。让我们再回到上面这端代码: 它是连续四次写入,每次写入一个字节的数据,这样一个int型的变量,就被变为4个字节写入流中了。

out.write((v >>> 24) & 0xFF); 这个方法就是上面的写入较低的8位数字,这个具体实现是相应的子类提供的。

我们来看看图解: 一个简单的与运算:可以看出运算的结果是保留了低8位,这个就是 (v>>>24) & 0xFF 运算的结果。

在这里插入图片描述

那么如何获取高8位的值呢?这就要使用移位运算进行操作了:

在这里插入图片描述

通过进行移位操作,就可以获取每8位的数据,然后再进行按位与 & 运算,就可以将一个int型整数完全的写入流中了。

代码演示

代码

package dragon;

/**
 * 分析这一个方法,目前水平有限,先从最简单的做起!
 * */

//		   public final void writeInt(int v) throws IOException {
//        out.write((v >>> 24) & 0xFF);
//        out.write((v >>> 16) & 0xFF);
//        out.write((v >>>  8) & 0xFF);
//        out.write((v >>>  0) & 0xFF);
//        incCount(4);
//    }


//上面这段代码是将一个32位整型,写入输出流。
//并且是将32位整型分为4个部分,每次写入8位。
//这是Java的特性。


public class DataOutputStreamAnalysis {
	public static void main(String[] args) {
		DataOutputStreamAnalysis analysis = new DataOutputStreamAnalysis();
		analysis.analysis(65535);
	}
	
	public void analysis(int number) {
		int number1, number2, number3, number4;  //后面的数字表示是一个32位整型的第几个8位。
		number1 = (number >>> 24) & 0xFF;    
		number2 = (number >>> 16) & 0xFF;    
		number3 = (number >>> 8) & 0xFF;
		number4 = (number >>> 0) & 0xFF;
		
		
		
		System.out.println(this.format(Integer.toBinaryString(number))+"  原始数据"); 
		System.out.println(this.format(Integer.toBinaryString(number1))+"  原始数据第一个8位");
		System.out.println(this.format(Integer.toBinaryString(number2))+"  原始数据第二个8位");
		System.out.println(this.format(Integer.toBinaryString(number3))+"  原始数据第三个8位");
		System.out.println(this.format(Integer.toBinaryString(number4))+"  原始数据第四个8位");
	}
	
	/**
	 * 输入一个二进制字符串,将其格式化,因为整型是
	 * 占32位的,但是转换成的二进制字符串,并没有32位*/
	public String format(String bstr) {
		int len = bstr.length();
		StringBuilder sb = new StringBuilder(35);
		for (int i = 0; i < 32-len; i++) {
			sb.append("0");
		}
		sb.append(bstr);
		sb.insert(8, " ");
		sb.insert(17, " ");
		sb.insert(26, " ");   //前面插入一个字符后,所有字符的索引都变了!
		return sb.toString();
	}
}

结果

在这里插入图片描述

说明: 这里没有考虑负数的情况,不过都是一样的,只是负数的表示相对麻烦一点而已。只要理解正数,负数也不是什么问题了。

位运算的应用

1.判断 int 型变量x是奇书还是偶数

将变量 x 和 1 进行按位与运算,如果结果为 0,则变量x为偶数,否则为奇数。

if (x & 1 ==0) 
	System.out.println("x是偶数");
if (x & 1 == 1) 
    System.out.println("x是奇数");

说明:这个还是很好理解的,因为偶数的最后移位一定是 0。(二进制表示)

2.取 int 型变量 x 的第 k 位 将变量 x 右移 k 位,再和1进行逻辑与运算,结果即为变量 x 第 k 位的二进制值。

表达式:x >> k & 1 (推荐加上括号,这样显得更加清晰明了。)

3.将 int 型变量 x 的第 k 位置 1 将 1 左移 k 位,再和变量 x 进行逻辑或运算,则将变量 x 的第 k 位置 1,其它位保持不变。

表达式:x = x | (1 << k)

4.将 int 型变量的第 k 位 清 0 将 1 左移 k 位再取反,将其结果再和变量 下进行逻辑运算,则将变量 x 的第 k 位清 0,其它位保持不变。

表达式位:x = x & ~(1 << k)

5.计算两个整数的平均值

表达式位:(x & y) + ((x ^ y) >> 1)

6.对于大于1 的整数 x,判断 x 是不是 2 的幂

if (x & (x-1) == 0)
	System.out.println("x是2的次幂");

7.将一个数乘以 2 的 n 次幂

表达式:x = x << n

例如:将 x 扩大 2 倍:x = x << 1

推荐使用位运算的原因:

位运算的速度是快于算术运算的,因为位运算需要的指令少,执行所需要的时间就少,会显得很快,但是只有在大量执行的情况下才能看出来位运算的优点。毕竟现在的计算机已经越来越快了。

到此这篇关于详解Java的位运算的文章就介绍到这了,更多相关Java位运算内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • Java实战员工绩效管理系统的实现流程

    Java实战员工绩效管理系统的实现流程

    只学书上的理论是远远不够的,只有在实战中才能获得能力的提升,本篇文章手把手带你用java+SSM+Mysql+Maven+HTML实现一个员工绩效管理系统,大家可以在过程中查缺补漏,提升水平
    2022-01-01
  • Java使用POI从Excel读取数据并存入数据库(解决读取到空行问题)

    Java使用POI从Excel读取数据并存入数据库(解决读取到空行问题)

    有时候需要在java中读取excel文件的内容,专业的方式是使用java POI对excel进行读取,这篇文章主要给大家介绍了关于Java使用POI从Excel读取数据并存入数据库,文中介绍的办法可以解决读取到空行问题,需要的朋友可以参考下
    2023-12-12
  • Java实现多叉树和二叉树之间的互转

    Java实现多叉树和二叉树之间的互转

    本文主要介绍了Java实现多叉树和二叉树之间的互转,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2023-05-05
  • 如何使用spring boot的程序主线程中异步访问外部接口

    如何使用spring boot的程序主线程中异步访问外部接口

    CompletableFuture.supplyAsync提供了一种强大的工具,使您能够以异步方式执行操作,充分利用多核处理器和提高程序性能,同时保持代码的清晰性和可维护性,本文给大家介绍使用spring boot的程序主线程中异步访问外部接口,感兴趣的朋友一起看看吧
    2023-10-10
  • Json字符串转Java对象和List代码实例

    Json字符串转Java对象和List代码实例

    这篇文章主要介绍了Json字符串转Java对象和List代码实例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2020-06-06
  • 详解SpringBoot如何删除引用jar包中的无用bean

    详解SpringBoot如何删除引用jar包中的无用bean

    为了赶速度和直接将之前多模块的maven项目中的部分模块,直接以jar包的形式引入到新项目中了,虽然省去了不少开发时间,导致项目臃肿,启动很慢。本文将用@ComponentScan注解去实现让项目只加载自己需要的bean,需要的可以参考一下
    2022-06-06
  • 详细讲解Java抽象类示例

    详细讲解Java抽象类示例

    这篇文章主要介绍了 Java抽象类示例,抽象类通常用于定义一些公共的方法和属性,但是这些方法没有具体的实现,需要的朋友可以参考下
    2023-05-05
  • apache ant进行zip解压缩操作示例分享

    apache ant进行zip解压缩操作示例分享

    本文主要介绍了使用apache ant进行zip解压缩操作的方法,可以解决中文编码和首层父类无法创建问题,需要的朋友可以参考下
    2014-02-02
  • Java中常见的文件拷贝方式小结

    Java中常见的文件拷贝方式小结

    这篇文章主要为大家详细介绍了JAVA 四种拷贝文件的方式,分析一下他们对内存使用的方式和各自应用的场景,其实也是对之前学过的知识做一个回顾吧,快跟随小编一起学习起来吧
    2024-03-03
  • Spring  AOP的两种使用方法

    Spring  AOP的两种使用方法

    这篇文章主要介绍了Spring AOP的两种使用方法,文章围绕主题展开详细的内容介绍,具有一定的参考价值,需要的小伙伴可以参考一下
    2022-08-08

最新评论