Java运算符终极指南：从基础算术到位运算实战

Java运算符终极指南：从基础算术到位运算实战

基础算术运算符的陷阱

int a = 5 / 2;       // 结果=2（整数地板除）
double c = 5.0 / 2;  // 结果=2.5（自动类型提升）

System.out.println(9 % 5);   // 4（取余运算）
System.out.println(-9 % 5);  // -4（保留符号）

// 正确判断奇偶（考虑负数情况）
public static boolean isOdd(int number) {
    return number % 2 != 0;  // 避免使用==1
}

关键点：

• 整数除法会截断小数部分（地板除）
• 取余运算结果符号与被除数相同
• 类型提升规则：运算结果自动提升为最高精度类型

自增运算符的底层机制

a += 1 实际执行三步操作：

1. 从内存读取a的值到CPU寄存器
2. CPU执行+1运算
3. 将结果写回内存

int x = 5;
int y = x++;  // y=5, x=6（先赋值后自增）
int z = ++x;  // z=7, x=7（先自增后赋值）

逻辑运算符的短路特性

// 避免空指针的典型用法
Boolean config = getConfig();  // 可能返回null

if(config != null && config) {
    // 当config为null时，后半部分不会执行
    System.out.println("配置开启");
}

短路规则：

• &&：左操作数为false时跳过右侧计算
• ||：左操作数为true时跳过右侧计算
• 三元运算符?:应避免嵌套以保证可读性

位运算核心原理

1. 补码：负数的二进制表示

• 正数：原码=反码=补码
• 负数：补码=反码+1（符号位固定为1）
• 优势：统一加减法运算逻辑

2. 位运算实战

运算	示例	特点
按位与(&)	6 & 3 = 2	清零特定位
按位或(|)	6 | 3 = 7	设置特定位
异或(^)	6 ^ 3 = 5	不进位加法（X^X=0）
左移(<<)	8 << 1 = 16	等效×2（低位补0）
带符号右移(>>)	-8 >> 1 = -4	高位补符号位
无符号右移(>>>)	-8 >>> 1 = 2147483644	高位补0

位运算的工程应用：属性压缩存储

传统方案：32个布尔属性需要32个boolean（约32字节）

boolean isPublic;
boolean isProtected;
boolean isPrivate;
// ...共32个属性

位运算优化：用单个int（4字节）存储32个属性

int modifiers = 0;

// 设置PUBLIC标志位（按位或）
modifiers |= 0x0001;  

// 检查PROTECTED标志位（按位与）
boolean isProtected = (modifiers & 0x0002) != 0; 

JDK实战案例：java.lang.reflect.Modifier类

public static final int PUBLIC    = 0x00000001;
public static final int PRIVATE   = 0x00000002;
public static final int PROTECTED = 0x00000004;

// 检查修饰符
public static boolean isPublic(int mod) {
    return (mod & PUBLIC) != 0;
}

字符串连接优化

String result = "值=" + 10;  // 自动调用Integer.toString(10)

// 实际编译为：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("值=");
sb.append(10);
String result = sb.toString();

• 连续+操作会被编译器优化为StringBuilder
• 循环中拼接字符串仍需手动使用StringBuilder