不可忽視的基礎——java位運算

時間 2019-11-06

原文原文鏈接

相信你們和我同樣，接觸java這門語言的時候就聽過java位運算的鼎鼎大名，固然也僅限於據說過。平常開發過程當中使用過麼？使用位運算的好處是什麼？java

想要真正理解java位運算，首先要搞清楚，這個「位」表明的含義。bash

一切的起源：二進制

位：二進制位，簡稱「位」。是二進制記數系統中表示小於2的整數的符號，通常用1或 0表示，是具備相等機率的兩種狀態中的一種。二進制位的位數可表示一個機器字的字長，一個二進制位包含的信息量稱爲一比特（bit）。ui

舉個栗子：
int佔4個字節（byte）
1byte = 8bit
換算下來，一個int類型即佔32bit
int i = 88; 這裏的88爲十進制，轉換爲二進制爲：1011000，使用完整的32位表示即爲：00000000 00000000 00000000 01011000this

上文中的00000000 00000000 00000000 01011000即爲十進制88轉爲二進制的原碼，與其相關的定義還有反碼和補碼spa

關於原碼、反碼和補碼

在計算機內，有符號數有三種表示法：原碼、反碼以及補碼。
原碼：就是二進制定點表示法，即最高位爲符號位，「0」正負「1」，其他位表示數值的大小。
反碼：正數的反碼與其原碼相同；負數的反碼是對正數逐位取反，符號位保持爲1。
補碼：正數的補碼與其原碼相同；負數的補碼是在其反碼的末位加1。code

以上內容摘自百度百科
一樣的，咱們使用「88」舉例說明原碼、反碼以及補碼。
「88」的原碼：00000000 00000000 00000000 01011000
「88」的反碼：00000000 00000000 00000000 01011000
「88」的補碼：00000000 00000000 00000000 01011000
對於負數「-88」，其原碼、反碼以及補碼以下：
「-88」的原碼：10000000 00000000 00000000 01011000
「-88」的反碼：11111111 11111111 11111111 10100111
「-88」的補碼：11111111 11111111 11111111 10101000cdn

爲何要使用補碼？

參考知乎熱門回答：原碼、反碼、補碼的產生、應用以及優缺點有哪些？
簡單來講，就是計算機計算減法時有各類不方便，因而發明了反碼，結果發現反碼也有缺陷（有兩個零存在：「+0」和「-0」），進而發明了補碼解決這個問題。
在計算機系統中，數值一概用補碼來表示和存儲。緣由在於，使用補碼，能夠將符號位和數值域統一處理；同時，加法和減法也能夠統一處理。此外，補碼與原碼相互轉換，其運算過程是相同的，不須要額外的硬件電路。
有關補碼的意義及做用在上面的連接裏討論的很是詳盡，我這裏就不班門弄斧了，理解就好～
對原碼、反碼以及補碼有一個初步的認知後，咱們接下來再看位運算就會清晰不少。對象

關於位運算

關於位運算，這裏運用哲學上三個究極問題試圖講解清楚位運算到底是何方神聖：什麼是位運算？位運算的做用？位運算有什麼優點？blog

什麼是位運算

百度百科是這麼解釋的
程序中的全部數在計算機內存中都是以二進制的形式儲存的。位運算就是直接對整數在內存中的二進制位進行操做。好比，and運算原本是一個邏輯運算符，但整數與整數之間也能夠進行and運算。舉個例子，6的二進制是110，11的二進制是1011，那麼6 and 11的結果就是2，它是二進制對應位進行邏輯運算的結果（0表示False，1表示True，空位都當0處理）。內存

下表列出了位運算符的基本運算（A = 8, B = 9）

操做符	描述	例子
按位與&	若是相對應位都是1，則結果爲1，不然爲0	A&B=8，即1000
按位或\|	若是相對應位都是0，則結果爲0，不然爲1	A\|B=9，即1001
按位異或^	若是相對應位值相同，則結果爲0，不然爲1	A^B=1，即0001
按位取反~	按位取反運算符翻轉操做數的每一位，即0變成1，1變成0	~A=7，即0111
左移 <<	按位左移運算符。左操做數按位左移右操做數指定的位數	A << 2 = 32，即1000 00
右移 >>	按位右移運算符。左操做數按位右移右操做數指定的位數	A >> 2 = 2，即0010

位運算的做用及優點

我嘗試脫離實際應用場景描述清楚位運算的做用及優點，而後發現脫離實際講應用是件很是困難的事情，其難度不亞於買彩票。因此這裏結合Android原碼中的MeasureSpec類來描述位運算的做用和優點。
熟悉Android View體系的小夥伴應該都對 MeasureSpec不陌生。不熟悉的請自行Google，否則下面你看起來可能就會有些雲裏霧裏。咱們來看它的代碼：

public static class MeasureSpec {
  
        private static final int MODE_SHIFT = 30;
        private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;
        public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
        public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;
        public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;

        
        public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                return size + mode;
            } else {
                return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }

       
        public static int getMode(int measureSpec) {
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }

       
        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }
    }
複製代碼

代碼不難理解，上面就運用了不少位運算。咱們都知道MeasureSpec是用來操做View的測量模式以及測量大小的。這個測量模式和測量大小在系統中使用一個32位的int類型的參數表示。若是讓咱們本身去實現這樣一個操做測量模式和測量大小的類，咱們大概會這麼寫：

public class MeasureSpec{

    public static final int UNSPECIFIED = 0;
    public static final int EXACTLY     = 1;
    public static final int AT_MOST     = 2;

    /**
     * 測量模式
     */
    private int mode;

    /**
     * 測量大小
     */
    private int size;

    public int getMode() {
        return mode;
    }

    public void setMode(int mode) {
        this.mode = mode;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    public void setSize(int size) {
        this.size = size;
    }
}
複製代碼

而後每次對View進行操做的時候都會 new 一個MeasureSpec對象，對其的mode和size參數進行相應的操做。