基礎位運算基本原理和應用

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位運算是編程語言的基礎，在看源碼的時候會看到很多位運算代碼，但是在項目代碼中很少會看到位運算。因為應用代碼中，有很多判斷和計算都可以直接用數值的判斷和計算完成，沒有必要去用位運算，以至于這些基礎的東西慢慢用的越來越少，慢慢也就忘了。導致的一個結果就是看源代碼很費力，因為大量的位運算邏輯，看不懂。
作為程序員感覺數據位運算是非常必要，有點如下：

• 看源碼時能夠更好的理解
• 位運算更接近計算機的習慣，執行的效率會更高
• 裝逼利器，在項目中使用位運算，體現逼格

N種基本的位運算

位運算 -- 與運算符(&)

運算規則：

規則總結：只有兩個操作數都是1的時候運算結果才為1，其他都是0。換句話說就是只要包含0就是0。

運算如下：

位運算 -- 或運算符(|)

運算規則：

規則總結：只有兩個操作數都是0的時候運算結果才為0，其他都是1。換句話說就是只要包含1就是1。

運算如下：

位運算 -- 非運算符(~)

運算規則：

規則總結：取反操作，1變0，0變1。

位運算 -- 異或運算符(^)

運算規則：

規則總結：操作數相同，運算結果就是0，反之操作數不同就為1。

位運算 -- 有符號位移運算符(>>,<<)

在二進制里面總共有32位，0-31，第31位是表示當前數值的正負，當時0的時候表示這個數值是正數，當是1表示這個數值是負數。

正數左移(<<)

以2<<2為例。
2：00000000 00000000 00000000 00000010
向左移動兩位，右側會空出來兩個位置，兩個位置用0補位得到的結果如下：
8：00000000 00000000 00000000 00001000
轉換成十進制對應的數值為8。因此可以得到2<<2的結果是8。

負數左移(<<)

以-2<<2為例。
-2：11111111 11111111 11111111 11111110
向左移動兩位，右側空出的兩個位置用0補位，到這里還沒有結束，要是想計算出它的值，還要做補位，那就是將當前移位得到的結果(11111111 11111111 11111111 11111000)減一后再取反碼，得的結果就是補碼的結果。
減一操作：
11111111 11111111 11111111 11110111
取反碼的結果：
00000000 00000000 00000000 00001000
這個對應的值是8，因為是負值，那么得到的結果就是-8，因此-2<<2的結果是-8。

左移總結

這里可以看出來，在左移的時候，不論這個目標值(2或-2)是正數還是負數，結果都符合一個規律，即表達式：$m*2^n$。m表示目標值，n表示的是移位的位數。
-2<<2 = -8，2<<2 = 8，同理可以得到2<<4 = 2x2^4 = 32,-2<<4 = -2x2^4 = -32。

正數右移(>>)

以10>>2為例。
10：00000000 00000000 00000000 00001010
右移兩位，右側的10就會被舍棄，左側會空出兩個空位，空位用符號位補齊，前面說過正數的符號位是0，也就是用0補齊，得到的結果如下：
2：00000000 00000000 00000000 00000010
得到的十進制結果是2，結論就是10>>2=2。

負數右移(>>)

以-10>>2為例。
-10：11111111 11111111 11111111 11110110
同樣是右移，溢出的部分舍棄，空位的部分用符號位補齊，得到的結果如下：
11111111 11111111 11111111 11111101
減一操作后結果：
11111111 11111111 11111111 11111100
取反碼后的結果：
00000000 00000000 00000000 00000011
對應的十進制結果是3，因為是負數，那么結果就是-3。結論是-10>>2。

有符號位移總結

整體的總結來看，正數的左移和右移沒有什么問題，但是負數存在一個補碼的問題，比較麻煩。補碼記住一個口訣就可以，移位、補碼、減一、取反碼，得到正數結果加個負號。這樣就可以得到正確結果。

位運算 -- 無符號位移運算符(>>>)

Java中沒有無符號左移的說法，這里只說右移。同樣也是分正數和負數來講。

正數右移(>>>)

以10>>>2為例。
10：00000000 00000000 00000000 00001010
右移后，左側空出的位置用0補齊，但是這里需要注意的是這個0并不是指符號位，只是一個普通的補位。得到的結果如下：
2：00000000 00000000 00000000 00000010
得到的十進制結果是2，結論就是10>>2=2。這個和有符號位移是得到相同的結果。

負數右移(>>>)

以-10>>>2為例。
-10：11111111 11111111 11111111 11110110
右移后，左側空位用0補，注意不是用1補，后面說原因。
00111111 11111111 11111111 11111101
這個結果就很大了，結果是1073741821，負數變成了這么大的負數，不要懷疑自己的眼神，這個結果是正確的。

總結

所謂的無符號右移，就是將原有的二進制值直接右移得到結果，不論是負數還是正數，沒有補碼的操作，補位都統一使用0，而不是對應的符號位1或0。
到這里N種基本的位運算已經說明結束，接下來看幾個例子，和在代碼中常用的一些技巧。

常用位運算使用

• 判斷一個數是奇數還是偶數。

  // true表示為奇數，false表示為偶數
  public boolean checkNum(int num){
  return (num&1) == 1;
  }

  1的二進制是00000000 00000000 00000000 00000001，&運算的規則是只有都是1，結果才是1，很明顯，不管是什么數，和1進行&運算，前31位都是0，只有最后一位可能得出不同的結果。偶數最后一位肯定是0，奇數肯定是1，那么結果就顯而易見了。

• 不用中間變量，交換兩個數值(面試常見)

  // 傳入的a=3，b=5
  public void swap(int a,int b){
  a ^= b;// a = a^b;
  b ^= a;// b = b^a;
  a ^= b;// a = a^b;
  System.out.println("a="+a);
  System.out.println("b="+b);
  }
  /*
  輸出結果：
  a=5
  b=3
  */

  這個靈活的用到了異或來實現。下面做個簡單的說明。
  a = 3：00000011
  b = 5：00000101
  a異或b得到的結果是：00000110，這個結果賦值給a；
  b異或a得到的結果是：00000011，這個結果賦值給b;
  a異或b得到的結果是：00000101，這個結果賦值給a；
  所以最終得到的結果是：
  a = 5：00000101
  b = 3：00000011

• 取絕對值

  public int getAbs(int n){
  return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
  }

  具體不說，可以自己嘗試著寫一下。(因為涉及到正數、負數的舉例，然后負數又有補碼操作，要寫的內容太多，本博主就傲嬌一下，不寫啦！)
  其實這里的例子很多，就不都去說了，有興趣的可以度娘一下相關的博客，有很多文章。

實際項目經驗操作

涉及到公司的東西，這里不會寫的很具體，給思路。

現在有一個訂單，訂單可以進行很多操作，如：創建、修改、退單、接單、終止、派單、提交完成等操作。同時訂單也有很多狀態，如：待接單、進行中、已終止、已完成等狀態。現在的場景就是不同的狀態對應的操作是不一樣的，前端需要根據不同的狀態顯示不同的操作控件。

思路一：

最簡單也是最麻煩的，用N個flag字段表示可進行的操作，返回數據的時候對每個flag字段賦值true、false，表示是否能夠進行此操作。但是這樣存在一個巨大的問題，當后期有一個操作去掉了或者添加了幾種新的操作，這個時候就涉及到字段的刪除和新增，改動較大，可維護性差，不夠靈活。

思路二：(推薦)

使用此二進制的方式表示。實現如下：

第一位：0，1表示是否可以修改

第二位：0，1表示是否可以接單

第三位：0，1表示是否可以終止

返回給前端只要一個字段tags，如對應的值是：010，那就表示不可以修改、可以接單、不可以終止。

如果現在終止操作不要了，那么這個二進制位始終給0就可以。如果新增了一個提交操作，那就讓第四位表示是否可以提交。這樣不需要添加字段，只要在原字段加一位就OK。

另外還有其他很多應用場景。