位操做 &、|、~、^、<<、>>

今天在看Java8的HashMap底層原理的時候看到多處操做二進制數的地方。雖然平時寫代碼不怎麼用到二進制的操做，建議之後還要往二進制操做上靠一靠，由於他確實能提升效率，並且是代碼更爲簡潔。在此，我在這裏說下它的定義和做用，不對的地方但願你們指正。

位操做的定義

現實中的世界在計算機中都是以二進制0和1表示的，它的基數爲2，進位規則是：逢二進一，借位規則是：借一當二。數據在計算機中主要是以補碼的形式存儲的。下面咱們從HashMap源碼開始提及

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

取key的hashCode，各種型的hashCode實現方式不一樣，如Integer和String,代碼以下，此處咱們不針對hashCode()深究

// Integer
@Override
public int hashCode() {
    return Integer.hashCode(value);
}
public static int hashCode(int value) {
    return value;
}

// String
public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;

        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}
複製代碼

左右移

(h >>> 16)，將key的hashCode值，無符號右移16位。在此，說下右移>>和無符號右移>>>。

• 右移>>:各二進位所有右移若干位，低位（移出的位數）丟棄，高位補符號位（符號位負補1），或者補零（符號位正補0）
  如8 >> 2,  8的二進制是0000 1000→右移兩位後是00 0010，由於8是整數→高位補兩個0獲得最終值是0000 0010 = 2（十進制）
• 無符號右移>>>:各二進位所有右移若干位，高位補零，低位丟棄。無符號右移在java中只對32位和64位的值有意義
  如8 >>> 2,  在java中由於8是整形，佔4個字節，所以8（00000000 00000000 00000000 00001000）→右移兩位高位補0（00000000 00000000 00000000 00000010）結果是十進制2
  那-8 >>> 2的結果是多少呢？解析以下，上文咱們已經提到「數據在計算機中主要是以補碼的形式存儲的」，咱們都知道正數的補碼就是自己；負數的補碼是將其對應正數二進制表示全部位（除符號位）取反（0變1，1變0，符號位爲1不變）後加1。
  -8對應正數8（00000000 00000000 00000000 00001000）→全部位取反（11111111 11111111 11111111 11110111）→加1(11111111 11111111 11111111 11111000)結果是十進制1073741822
• 左移<<:各二進位所有左移若干位，高位丟棄，低位補0
  如8 << 2,  8的二進制是0000 1000→左移兩位後是0010 00→低位補兩個0獲得最終值是0010 0000 = 32（十進制）
• 無符號左移是不存在的，由於左右在低位補位，而低位沒有正負數的概念，所以不存在無符號左移

異或^

(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) h與h無符號右移16位後進行異或計算。

運算規則:

兩個操做數對應的二進制位，相同爲0，不一樣爲1。如：0^0=0； 0^1=1； 1^0=1； 1^1=0

知足公式:(X^X=0 ,X^0=X)

交換律：A^B=B^A

結合律：A^B^C=A^(B^C)=(A^B)^C

自反律：A^B^B=A^0=A

7^2                                     7^7                                         7^0
0111                                    0111                                        0111
0010                                    0111                                        0000
----                                    ----                                        ----
0101 = 5 (十進制)                       0000 = 0                                    0111 = 7
複製代碼

異或可在不引入第三個數的狀況下交換兩個數，以下代碼

if (a != b) {  
    a ^= b;  
    b ^= a;  
    a ^= b;  
} 
複製代碼

按位與&

運算規則:

兩個操做數對應的二進制位，都爲1則爲1，不然爲0。如：1&1=1； 1&0=0； 0&1=0； 0&0=0

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
   ......
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
   ......
}
複製代碼

7&2                                     7&7                                         7&0
0111                                    0111                                        0111
0010                                    0111                                        0000
----                                    ----                                        ----
0010 = 2 (十進制)                       0111 = 7                                    0000 = 0
----

複製代碼

按位或|

運算規則:

兩個操做數對應的二進制位，有1則爲1，不然爲0。如：1|1=1； 1|0=1； 0|1=1； 0|0=0

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;
}
複製代碼

在實例化HashMap時，在tableSizeFor(int cap)中使用了「|」，n |= n >>> 1;等價於n = n | (n >>> 1);方法的做用我會在接下來的HashMap源碼解析中提到。

按位非（按位取反）~

運算規則:

兩個操做數對應的二進制位，取反操做。如：1->0； 0->1