Java 中的位移运算符 >> , << , >>>

最近在看一些在学习一些源码，在源码中经常会看到一些位移运算符的使用，比如在看HashMap源码的时候，在计算hashMap容量的阈值的时候，就使用到了位移运算符，代码如下：

static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

对位移运算符概念不熟悉的同学，看到这个估计是一脸懵逼，所以要想完全看懂源码，就需要对位移运算符有一定的了解。下面我用以任意一个10进制的int 数据 int e = 12345 为例进行解析：

12345 二进制表达：

###1、左位移运算符 <<

如果 e << 1 ,左位移1位：

位移后十进制数值变成：24690，刚好是12345的二倍，所以有些人会用左位移运算符代替乘2的操作，但是这并不代表是真的就是乘以2，很多时候，我们可以这样使用，但是一定要知道，位移运算符很多时候可以代替乘2操作，但是这个并不代表两者是一样的(这一点需要格外注意，很多人都存在这样的误解)，接着往下看：

如果继续左移，12345左移14位： e<<14

这里要注意了，左位移18位后，二进制首位为1，如下图所示：

此时二进制表达首位为1，此时数值为 -1058799616，同理，如果继续位移，左位移20位，则值为 59768832 又变成了正数

所以根据这个规则，如果任意一个十进制的数左位移32位，右边补位32个0，十进制岂不是都是0了？当然不是！！！当int 类型的数据进行左移的时候，当左移的位数大于等于32位的时候，位数会先求余数，然后再进行左移，也就是说，如果真的左移32位 e << 32 的时候，会先进行位数求余数，即为 e<<(32%32) 相当于 e<< 0 ，所以e<< 33 的值和e<<1 是一样的，都是 24690

2、右移运算符 >>

同样，还是以12345这个数值为例， e右移1位： e>>1

右移后得到的值为 6172 和int 类型的数据12345除以2取整所得的值一样，所以有些时候也会被用来替代除2操作

但是如果继续右移，直接右移14位，即为e>>14，则结果为0 ，其过程和左移相似，就不一一演示了；另外，对于超过32位的位移，和左移运算符一样，，会先进行位数求余数

3、无符号右移运算符：>>>

无符号右移运算符和右移运算符是一样的，不过无符号右移运算符在右移的时候是补0的，而右移运算符是补符号位的

一下是 -12345 二进制表达式

对于源码、反码、补码不熟悉的同学，请自行学习，这里就不再进行补充了讲解了，这里提醒一下，在右移运算符中，右移后补0，是由于正数 12345 符号位为0 ，如果为1 则应补1

最后补充一下：

1、原码、反码和补码

一个数可以分成符号位（0正1负）+ 真值，原码是我们正常想法写出来的二进制。由于计算机只能做加法，负数用单纯的二进制原码书写会出错，于是大家发明了反码（正数不变，负数符号位不变，真值部分取反）；再后来由于+0， -0的争端，于是改进反码，变成补码（正数不变，负数符号位不变，真值部分取反，然后+1）。二进制前面的0都可以省略，所以总结来说：计算机里的负数都是用补码（符号位1，真值部分取反+1）表示的。

2、位运算符和2的关系

位运算符和乘2 除2 在大多数时候是很相似的，可以进行替代，同时效率也会高的多，但是两者切记不能混淆；很多时候有人会把两者的概念混淆，尤其是数据刚好是 2、4、6、8、100等偶数的时候，看起来就更相似了，但是对于奇数，如本文使用的12345 ，右移之后结果为6172 ，这个结果就和数学意义上的除以2不同了，不过对于int 类型的数据，除2 会对结果进行取整，所以结果也是6172 ，这就更有迷惑性了