前言
提及位运算，相信对绝大多数Java程序员是感觉既陌生又熟悉的。陌生是因为你大概率没有去真实的使用过，熟悉是有时在看些开源框架（或者JDK源码）时会时长看到有使用的地方（譬如Jackson/Fastjson这些JSON库都大量的使用了位运算）。
当然，不能“流行”起来是有原因的：不好理解，不符合人类的思维，阅读性差…位运算它在low-level的语言里使用得比较多，但是对于Java这种高级语言它就很少被提及了。虽然我们使用得很少但Java也是支持的，毕竟很多时候使用位运算才是最佳实践。
位运算在日常开发中使用得较少，但是巧妙的使用位运算可以大量减少运行开销，优化算法：一条语句可能对代码没什么影响，但是在高重复，大数据量的情况下将会节省很多开销。
正文
在了解什么是位运算之前，有必要先简单科普下二进制的概念。
二进制
二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”。0、1是基本算符。因为它只使用0、1两个数字符号，非常简单方便，易于用电子方式实现（比如半导体）
比如请计算如下的计算结果（二进制）：
求 1011（2进制）+ 11（2进制） 的和？ 结果为：1110（二进制数）
了解了什么是二进制后，其实八进制、十进制与十六进制都是差不多的，它们之间区别在于数运算时是逢几进一位，借一当作几
进制转换
关于进制转换这个知识点就老生常谈了，由于现存有非常多的文章讲解它，因为我就无需重复造轮子了，此处我推荐百度经验的一篇文章供以你学习参考：二进制、八进制、十进制、十六进制之间的转换
二进制与编码
计算机能识别的只有1和0，也就是二进制，而1和0可以表达出全世界的所有文字和语言符号。
那如何表达文字和符号呢？这就涉及到字符编码了。字符编码强行将每一个字符对应一个十进制数字（请注意字符和数字的区别，比如’0’字符对应的十进制数字是48），再将十进制数字转换成计算机理解的二进制，而计算机读到这些1和0之后就会显示出对应的文字或符号。关于编码的进化史，有兴趣的小伙伴可以点击 这里 参考，此处我简要给出几点总结：
- 一般对英文字符而言，一个字节表示一个字符，但是对汉字而言，由于低位的编码已经被使用(早期计算机并不支持中文，因此为了扩展支持，唯一的办法就是采用更多的字节数)只好向高位扩展。
- 字符集编码的范围 utf-8>gbk>iso-8859-1(latin1)>ascll。ascll编码是美国标准信息交换码的英文缩写，包含了常用的字符，如阿拉伯数字，英文字母和一些打印符号共255个。
- unicode编码包含很多种格式，utf-8是其中最常用的一种。utf-8名称的来自于该编码使用8位一个字节表示一个字符。对于一个汉字而言，它需要3个字节表示一个汉字，但大中华地区人民表示不服，搞一套gbk编码格式，用两个字节表示一个汉字。
Java中的二进制
熟悉Java的同学应该知道在Java7之前是不支持前置直接表示二进制数的，但从7版本之后就可以了：
- 二进制：前置0b/0B
- 八进制：前置0
- 十进制：默认的，无需前置
- 十六进制：前置0x/0X
public static void main(String[] args) { //二进制 int i = 0B101; System.out.println(i); //5 //八进制 i = 0101; System.out.println(i); //65 //十进制 i = 101; System.out.println(i); //101 //十六进制 i = 0x101; System.out.println(i); //257 }
说明：1、System.out.println()会先自动转为10进制后再输出的；2、Long类型也是有类似的静态方法API的；3、Byte、Short等类型是木有此API的
Java中便捷的进制转换API
JDK自1.0开始便提供了非常便捷的进制转换的API，这在我们有需要时非常有用。
public static void main(String[] args) { int i = 192; System.out.println("---------------------------------"); System.out.println("十进制转二进制：" + Integer.toBinaryString(i)); //11000000 System.out.println("十进制转八进制：" + Integer.toOctalString(i)); //300 System.out.println("十进制转十六进制：" + Integer.toHexString(i)); //c0 System.out.println("---------------------------------"); // 统一利用的为Integer的valueOf()方法,parseInt方法也是ok的 System.out.println("二进制转十进制：" + Integer.valueOf("11000000", 2).toString()); //192 System.out.println("八进制转十进制：" + Integer.valueOf("300", 8).toString()); //192 System.out.println("十六进制转十进制：" + Integer.valueOf("c0", 16).toString()); //192 System.out.println("---------------------------------"); }
如何证明Long是64位的？
其实最简单的方式便是：我们看看Long类型的最大值，用2进制表示转换成字符串看看长度就行了
public static void main(String[] args) { long l = 100L; //如果不是最大值 前面都是0 输出的时候就不会有那么长了（所以下面使用最大/最小值示例） System.out.println(Long.toBinaryString(l)); //1100100 System.out.println(Long.toBinaryString(l).length()); //7 System.out.println("---------------------------------------"); l = Long.MAX_VALUE; // 2的63次方 - 1 //正数长度为63为（首位为符号位，0代表正数，省略了所以长度是63） //111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 System.out.println(Long.toBinaryString(l)); System.out.println(Long.toBinaryString(l).length()); //63 System.out.println("---------------------------------------"); l = Long.MIN_VALUE; // -2的63次方 //负数长度为64位（首位为符号位，1代表负数） //1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 System.out.println(Long.toBinaryString(l)); System.out.println(Long.toBinaryString(l).length()); //64 }
提示：1、在计算机中,负数以其正值的补码形式表达,方法为其绝对值求反加1；2、用同样方法可以看出Integer类型是占用32位（4个字节）
Java中的位运算
Java语言支持的位运算符还是非常多的，列出如下：
- &：按位与。
- |：按位或。
- ~：按位非。
- ^：按位异或。
- <<：左位移运算符。
- >>：右位移运算符。
- >>>：无符号右移运算符。
除～以 外，其余均为二元运算符，操作的数据只能是整型（长短均可）/字符型。
&：按位与
操作规则：仅当两个操作数都为1时，输出结果才为1，否则为0（相同为1，不同为0）
说明：1、本示例（下同）中所有的字面值使用的都是十进制表示的，理解的时候请用二进制思维去理解；2、关于负数之间的位运算本文章统一不做讲述
public static void main(String[] args) { // 2 -> 10 // 3 -> 11 // 与后结果：10（二进制数） System.out.println(Integer.toBinaryString(2 & 3)); }
操作规则：仅当两个操作数都为0时，输出的结果才为0。（仅需一个是1便是1）
public static void main(String[] args) { // 2 -> 10 // 3 -> 11 // 或后结果：11（二进制数） System.out.println(Integer.toBinaryString(2 | 3)); }
