你真的瞭解Java中的位操做？

位操做謎題

下面這行代碼會輸出什麼？

byte b = -1;
System.out.println(b & 0xff);

一個byte佔8位，再和8位都爲1的0xff與操做，那麼結果應該是它自己纔對，但是運行上面的代碼輸出倒是255。 要想讀懂上面的代碼，首先咱們要弄清楚如下幾個問題。

Java如何編碼正數和負數？

在Java中數值類型的首位(bit)表示符號位，0表示正數，1表示負數。可是須要注意的是，因爲Java採用」2的補碼「(Two's Complement)編碼負數，因此若是把負數的首位改爲0，修改後的值和其絕對值並不相等，因此處理負數時要格外當心。

位操做符(Bitwise Operators)的操做數類型是什麼？

Java語言規範[2]中明確指出位操做符(Bitwise Operators)只做用於integer類型（其實也能夠做用於long類型）。因此若是操做數是byte/short類型，則在位操做以前會被轉換成integer類型。詳情請參考Java 語言規範 5.6.2. Binary Numeric Promotion。

0xff返回的類型是什麼？

0xff返回的是32位integer類型。在Java中integer類型（例如1）有三種表示方式：十進制(1)、八進制(01)和十六進制(0x01)。

byte類型如何被轉換成integer類型？

在Java中窄類型向寬類型轉換時須要進行符號位擴展，若是該byte是負數則左邊要補齊相應個數1，若是是正數則要補齊相應個數0.

咱們再回頭看上面的代碼：

b & 0xff

在&操做以前，b被轉換成integer類型，左邊用符號位1補齊：

11111111 11111111 11111111 11111111

0xff是integer字面量，二進制值爲：

00000000 00000000 00000000 11111111

執行&操做，結果爲：

00000000 00000000 00000000 11111111

返回結果是integer類型，符號位是0，因此是一個正數，值爲255。

下面是一個更復雜的例子，功能是將長度爲4的byte數組轉換成integer類型：

public class BytesArrayToInt {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(byteArrayToInt(new byte[]{0x01, 0x01, 0x01, 0x01}));
    }

    public static int byteArrayToInt(byte[] b) {
        if (b.length == 4) {
            return b[0] << 24 | (b[1] & 0xff) << 16 | (b[2] & 0xff) << 8 | (b[3] & 0xff);
        } else {
            throw new InvalidParameterException("The bytes array length must be 4.");
        }
    }
}

參考

• [1] 關於2的補碼
• [2] Java語言規範15.22.1
• [3] Java語言規範5.6.2
• [4] Java語言規範5.1.2
• [5] 你真的瞭解Java中的負數？