java位运算基础与实例

继续最近想更的东西很多，也对以前的知识有了新的看法，PS最近看了几部像吃了shi一样的电影推荐给大家，《消失的爱人》 《月球》

最近新起项目，从底层搭建，在写一个发送信息或短信的接口，正好用到了Java的位运算，写博客保存，也是装逼的好方法。

以前了解到位运算，但是实际确很少碰到，这次也是一个特别简单的方法，先上示例：
PS:int 的实际大小是32bit，文中为了方便基本上使用16bit代替
一、java位运算中按位与 实例

public static void main(String[] args) {
	sendMessage("","",7);
}

/**
 * 发送信息的对外接口
 * 发送短信flag : 1
 * 发送邮件flag : 2
 * 发送微信flag : 4
 * 同时发送多种 flag : 和（发送短信和邮件就是3）
 */
private static final int SMS = 1;
private static final int MAIL = 2;
private static final int WECHAT = 4;
public static void sendMessage(String title,String content,int flag){
	if((flag & SMS) == 1){
		System.out.println("调用发送短信接口");
	}
	if((flag & MAIL) == 2){
		System.out.println("调用发送邮件接口");
	}
	if((flag & WECHAT) == 4){
		System.out.println("调用发送微信接口");
	}
}

这个方法是比较简单的，使用java的安位与运算能够使逻辑更简洁和明朗。

二、java位运算

1.按位与 &
描述：两位全是1,结果才为1: 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;
用途：
①清零：把一个数变为0，只要和0进行与运算。50&0=0;
②取一个数中制定位置:想取哪位，哪位置为1，其余为0;
      设 x = 1010 1110 想要取得x的低4位

               1010 1110
        &    0000 1111
       ————————————————————
               0000 1110

2.按位或 |
描述：只要有一个为1，结果就为1： 0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;
用途：
对一个数的某一位 置1：想要把哪位置1，哪位就是1，其余是0;
        设 x = 1010 0000  低4位置1
             
             1010 0000
         |   0000 1111
        ————————————————————
               1010 1111

3.按位异或 ^
描述：两个位的值为“异”（值不同），该位结果为1，值相同为0
     0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;
用途：
①使特定位翻转：想要翻转的位为1，其余为0;
       设 x = 1010 1110  低4翻转   
         
             1010 1110
         ^   0000 1111
        ————————————————————
               1010 0001
②与0异或保留原值
       设 x = 1010 1110  保留原值   
         
               1010 1110
         ^   0000 0000
        ————————————————————
               1010 1110
③两个值进行交换：比较高效的方法

void swap(int x , int y)
{
 x ^= y;
 y ^= x;
 x ^= y;
}

4.取反运算 ~

   ~1 = 0;  ~0 = 1;

5.左移运算 <<
描述：将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边二进制丢弃，右边补0）

      若左移时舍弃的高位不包含1，则每左移一位，相当于该数乘以2。
      2<<1=4;
     0000 0010 左移1位 0000 0100 为4; => 2*2=4;

6.右移运算 >>
描述：将一个运算对象的各二进制位全部右移若干位（正数左补0，负数左补1，右边丢弃）
    
     每右移一位，相当于该数除以2;
     4>>2=1;
     0000 0100 右移两位 0000 0001 为1; => 4/2/2=1;

7.无符号右移运算 >>>
描述：各个位向右移制定位数（左边补0，右边丢弃）

8.负数移位举例
负数是以其正值的补码形式来表示的
原码：一个正数按照绝对值大小转化成的二进制数称为原码
     14原码： 0000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1110
反码：将原码按位取反，所得二进制称为原二进制的反码
     14反码： 1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 0001
补码：反码加1称为补码
     14补码： 1111 1111  1111 1111  1111 1111  1111 0010  =>即-14的二进制表示

求-14<<2
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0010 左移两位，右边补0
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1000 然后这个二进制的十进制是多少呢？肯定是一个负数，所以需要按照上面顺序反向求出该二进制的十进制。

先减一：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0111
取反：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1000  =>56

所以 -14<<2 = -56;

以上是负数的取反的分析过程。
从网上找到一个位运算的口诀：

清零取数要用与，某位置一可用或
若要取反和交换，轻轻松松用异或

三、java进制转换
1.进制转换API

//十进制到十六进制
Integer.toHexString(int i);
//十进制到八进制
Integer.toOctalString(int i);
//十进制到二进制
Integer.toBinaryString(int i);
//十六进制到十进制
Integer.parseInt("0xff", 16);
//八进制到十进制
Integer.parseInt("0123", 8);
//二进制到十进制
Integer.parseInt("1010", 2);

2.Java基本数据类型
byte : 8bit;
short : 16bit;
int : 32bit;
long : 64bit;
float : 32bit;
double : 64bit;
char : unicode字符16bit;

3.java数据类型转换为字节的底层实现原理（[color=red]就是使用位运算哦）[/color]
例：8143（00000000 00000000 00011111 11001111）转化为字节数组为：
    byte[] b = [-49,31,0,0]
实现：
①低8位：8143>>0*8 & 0xff; 8143右移0位 和十六进制0xff进行 & 运算。
  0xff：11111111 功能就是屏蔽掉前面24位取得最后8位。
  结果为：11001111 十进制：207 或者 -49;
②第二低8位：8143 >> 1*8 & 0xff; 8143右移1位 和十六进制0xff进行 & 运算。
  向右移8位，然后与运算屏蔽前面24位取得第二8位。
  结果为：00011111 十进制：31;
③第三低8位：8143 >> 2*8 & 0xff; 8143右移2位 和十六进制0xff进行 & 运算。
  结果为0;
③第四低8位：8143 >> 3*8 & 0xff; 8143右移3位 和十六进制0xff进行 & 运算。
  结果为0;

综上，每次进行移位取特定的8位，转化成相应的字节数组，以上的方式是采用小端表示法。

4.javaIO的源码中位运算
java源码中与上面例子十分相似的有一个IO流的writeInt方法。
DataOutputStream中的writeInt()方法：

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);
    }

java底层的实现很多都用到了位运算，所以掌握好了还是可以帮助查看源码的。

5.大小端
上面举例是采用小端的方式来输出字节数组的。
小端(Little-Endian):低位字节排放到内存的低地址端即该值的起始地址，高位字节排放到内存的高地址端。
大端(Big-Endian):高位字节排放到内存的低地址端即该值的起始地址，低位字节排放到内存的高地址端。

byte b = [-49,31,0,0]
小端

内存地址	0x4000	0x4001	0x4002	0x4003
存放内容	-49	31	0	0

大端

内存地址	0x4000	0x4001	0x4002	0x4003
存放内容	0	0	31	-49

先这些吧，累屎，不过每次自己码完博客，对待问题都会有更新的认识，明天继续JAVA IO流。