Java開發筆記（十五）短路邏輯運算的優點

前面提到邏輯運算只能操做布爾變量，這實際上是不嚴謹的，由於通過Java編程實現，會發現「&」、「|」、「^」這幾個邏輯符號居然能夠對數字進行運算。譬以下面的代碼就直接對數字分別開展了「與」、「或」、「異或」運算：

		// 3的二進制爲00000011，7的二進制爲00000111
		int andNumber = 3&7; // 對兩個數字進行「按位與」運算
		System.out.println("andNumber="+andNumber);
		int orNumber = 3|7; // 對兩個數字進行「按位或」運算
		System.out.println("orNumber="+orNumber);
		int xorNumber = 3^7; // 對兩個數字進行「按位異或」運算
		System.out.println("xorNumber="+xorNumber);

 

上述代碼也能成功編譯運行，運行結果以下所示：

andNumber=3
orNumber=7
xorNumber=4

 

究其緣由，這三個邏輯符號原是按位邏輯運算。所謂按位邏輯，指的是先將操做數轉成二進制，再對二進制的操做數逐位進行邏輯運算，最後把每位的邏輯結果從新拼成一個二進制的運算值。例如數字3的二進制表達爲00000011，數字7的二進制表達爲00000111，那麼對這兩個二進制數進行「按位與」運算，獲得的二進制結果爲00000011即數字3；一樣對這兩個二進制數進行「按位或」運算，獲得的二進制結果爲00000111即數字7；繼續對這兩個二進制數進行「按位異或」運算，獲得的二進制結果爲00000100即數字4。
以上的實驗結果，說明了邏輯與、或、異或符號實質是按位邏輯運算，以前的布爾變量只是按位邏輯的一種運算類型。既然按位邏輯比較的是左右兩邊的各個二進制位，就意味着必須先肯定左右兩邊的操做數值，而後才能對兩個操做數進行按位運算。這麼看來，按位邏輯並不是真正意義上的邏輯操做，正常狀況的邏輯運算應當具有下列特徵：
一、只判斷真和假，不判斷0和1，更不是什麼逐位判斷；
二、對於「與」運算，一旦左邊的操做數爲假，則無論右邊爲什麼，運算結果必定爲假；
三、對於「或」運算，一旦左邊的操做數爲真，則無論右邊爲什麼，運算結果必定爲真；
對比發現，按位邏輯不但不符合上述的第一點特徵，也不符合第二點和第三點特徵，由於按位邏輯須要左右兩邊都肯定以後，才能墨守成規進行邏輯運算。顯然這樣作並不經濟，假若左邊操做數就能肯定運算結果，那又何苦多此一舉進行右邊的冗餘計算？爲解決按位邏輯存在的問題，Java引入了新的短路符號來幫忙，包括短路與符號「&&」和短路或符號「||」，短路的意思是：若是左邊已經接通，那就不繞道右邊了。
話雖如此，但又如何證實短路邏輯是否真的高效呢？下面經過一個例子來分辨按位邏輯和短路邏輯之間的區別，關鍵在於邏輯符號的右邊須要修改變量值，爲此引入了自增符號「++」。具體的邏輯運算代碼以下所示，主要是比較邏輯與「&」和短路與「&&」的運算結果：

		int i=1, j=1;
		// 對於按位邏輯運算，須要等待左右兩邊都計算完畢，而後進行按位邏輯判斷
		boolean result1 = 3>4 & ++i<5;
		System.out.println("result1="+result1);
		System.out.println("i="+i);
		// 對於短路邏輯運算，一旦左邊的計算可以肯定結果，就當即返回邏輯判斷的值，此時再也不進行右邊的計算
		boolean result2 = 3>4 && ++j<5;
		System.out.println("result2="+result2);
		System.out.println("j="+j);

 

運行以上示例代碼，獲得下述的運算日誌：

result1=false
i=2
result2=false
j=1

 

可見兩個邏輯式子的運算結果都爲false，不一樣之處在於：「&」符號同時進行了左右兩邊的運算，因此i++執行以後i值變爲2；而「&&」符號先進行左邊運算，發現3>4爲假，說明與運算確定爲假，此時整個式子直接返回假，再也不執行右邊的計算，因而j值仍然爲1（j++未執行）。從該實驗看到，短路邏輯運算名副其實，其效率高於按位邏輯運算，於是在實際開發過程當中，更常用短路符號「&&」和「||」進行邏輯運算，不多使用單個的「&」和「|」。