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位运算

先来谈谈位运算背景：

在现代计算机中所有的数据都是以二进制的形式存储在设备中。即0、1两种状态，计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算，即将符号位共同参与运算的运算。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行。

我们来一一介绍下有哪几种位运算符：（上面是A，下面是B，拿 8 位举例）

• 按位与（ & ）
  对两个数进行操作，然后返回一个新的数，这个数的每个位都需要两个输入数的同一位都为1时才为1，如下图：
  A：1111 1100
  B：0011 1111
  (A & B) 结果为 60 , 二进制为 0011 1100
  
   
• 按位或（ | ）
   

  比较两个数，然后返回一个新的数，这个数的每一位设置1的条件是两个输入数的同一位都不为0(即任意一个为1，或都为1)，如下图：

  A：1011 0010
  B：0101 1110
  (A | B) 结果为 254 , 二进制为 1111 1110
  
   

• 按位异或（ ^ ）
  比较两个数，然后返回一个数，这个数的每个位设为1的条件是两个输入数的同一位不同，如果相同就设为0，如下图：
  A：0001 0100
  B：0000 0101
  (A ^ B) 结果为 17 , 二进制为 0001 0001

• 按位取反（ ~ ）
  对一个操作数的每一位都取反，如下图：
  A：0000 1111  ，十进制为：15
  (~A ) 结果为 240 , 二进制为 1111 0000
  
   
• 按位左移（ << ）
  将操作数的所有位向左移动指定的位数。
  下图展示了11111111 << 1（11111111 左移一位）的结果。
  蓝色数字表示被移动位，灰色表示被丢弃位，空位用橙色的0填充。
  A：1111 1111 ，十进制为：255
  （A << 1）结果为 254 , 二进制为 1111 1110
  
   
• 按位右移（ >> ）
  将操作数的所有位向又移动指定的位数。
  下图展示了11111111 >> 1（11111111 右移一位）的结果。蓝色数字表示被移动位，灰色表示被丢弃位，空位用橙色的0填充。右移对于无符号类型强制补0，对于有符号类型续补符号位
  A：1111 1111 ， 十进制为：255
  A >> 1 结果为 126 , 二进制为 0111 1111
  
• 无符号右移（ >>> ）（没有无符号左移（ <<< ））
  无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
  >>>与>>唯一的不同是它无论原来的最左边是什么数，统统都用0填充。

以上就是位运算的运算符。

下面我们来聊一下，

Java高性能运算之对于乘法的优化

我们都知道位运算是公认的高效运算，Java对于数值非常大的数做乘法依然处理的很快，这是因为做了位运算优化。

我们先来举个例子：

对十进制数：90，做位运算 90 << 3，结果应该是多少？

答案肯定是：90000，即 90 * 10^3.

那么对于二进制数也是如此，

int a = 90;a = a << 3;System.out.println(a);

运行结果：

720

90在计算机中以二进制形式存储，左移 3 位，就相当于 90 * 2^3 = 720.

那么回到Java乘法优化这里，

123 * 237

=123 * 128 + 123 * 64 + 123 * 32 + 123 * 8 + 123 * 4 + 123 * 1

=123 << 7 + 123 << 6 + 123 << 5 + 123 << 3 + 123 << 2 +123

这样算起来是不是就要快了许多。

对于乘法和以及%运算，JVM一定会优化，这些是不需要程序员去考虑的，直接去用 * 、% 即可。

参考链接：

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