相信大家和我一樣，接觸java這門(mén)語(yǔ)言的時(shí)候就聽(tīng)過(guò)java位運(yùn)算的鼎鼎大名，當(dāng)然也僅限于聽(tīng)說(shuō)過(guò)。日常開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用過(guò)么？使用位運(yùn)算的好處是什么？

想要真正理解java位運(yùn)算，首先要搞清楚，這個(gè)“位”代表的含義。

一切的起源：二進(jìn)制

位：二進(jìn)制位，簡(jiǎn)稱(chēng)“位”。是二進(jìn)制記數(shù)系統(tǒng)中表示小于2的整數(shù)的符號(hào)，一般用1或 0表示，是具有相等概率的兩種狀態(tài)中的一種。二進(jìn)制位的位數(shù)可表示一個(gè)機(jī)器字的字長(zhǎng)，一個(gè)二進(jìn)制位包含的信息量稱(chēng)為一比特（bit）。

舉個(gè)栗子：
int占4個(gè)字節(jié)（byte）
1byte = 8bit
換算下來(lái)，一個(gè)int類(lèi)型即占32bit
int i = 88; 這里的88為十進(jìn)制，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：1011000，使用完整的32位表示即為：00000000 00000000 00000000 01011000

上文中的00000000 00000000 00000000
01011000即為十進(jìn)制88轉(zhuǎn)為二進(jìn)制的 原碼 ，與其相關(guān)的定義還有 反碼 和 補(bǔ)碼

關(guān)于原碼、反碼和補(bǔ)碼

在計(jì)算機(jī)內(nèi)，有符號(hào)數(shù)有三種表示法：原碼、反碼以及補(bǔ)碼。
原碼：就是二進(jìn)制定點(diǎn)表示法，即最高位為符號(hào)位，“0”正負(fù)“1”，其余位表示數(shù)值的大小。
反碼：正數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)正數(shù)逐位取反，符號(hào)位保持為1。
補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的末位加1。

同樣的，我們使用 “88” 舉例說(shuō)明原碼、反碼以及補(bǔ)碼。

“88”的原碼：00000000 00000000 00000000 01011000
“88”的反碼：00000000 00000000 00000000 01011000
“88”的補(bǔ)碼：00000000 00000000 00000000 01011000

對(duì)于負(fù)數(shù) “-88”，其原碼、反碼以及補(bǔ)碼如下：

“-88”的原碼：10000000 00000000 00000000 01011000
“-88”的反碼：11111111 11111111 11111111 10100111
“-88”的補(bǔ)碼：11111111 11111111 11111111 10101000

為什么要使用補(bǔ)碼？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是計(jì)算機(jī)計(jì)算減法時(shí)有各種不方便，于是發(fā)明了反碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反碼也有缺陷（有兩個(gè)零存在：“+0”和“-0”），進(jìn)而發(fā)明了補(bǔ)碼解決這個(gè)問(wèn)題。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理。此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過(guò)程是相同的，不需要額外的硬件電路。

有關(guān)補(bǔ)碼的意義及作用在上面的鏈接里討論的非常詳盡，我這里就不班門(mén)弄斧了，理解就好～

對(duì)原碼、反碼以及補(bǔ)碼有一個(gè)初步的認(rèn)知后，我們接下來(lái)再看位運(yùn)算就會(huì)清晰很多。

關(guān)于位運(yùn)算

關(guān)于位運(yùn)算，這里運(yùn)用哲學(xué)上三個(gè)究極問(wèn)題試圖講解清楚位運(yùn)算究竟是何方神圣：什么是位運(yùn)算？位運(yùn)算的作用？位運(yùn)算有什么優(yōu)勢(shì)？

什么是位運(yùn)算

程序中的所有數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中都是以二進(jìn)制的形式儲(chǔ)存的。位運(yùn)算就是直接對(duì)整數(shù)在內(nèi)存中的二進(jìn)制位進(jìn)行操作。比如，and運(yùn)算本來(lái)是一個(gè)邏輯運(yùn)算符，但整數(shù)與整數(shù)之間也可以進(jìn)行and運(yùn)算。舉個(gè)例子，6的二進(jìn)制是110，11的二進(jìn)制是1011，那么6 and 11的結(jié)果就是2，它是二進(jìn)制對(duì)應(yīng)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的結(jié)果（0表示False，1表示True，空位都當(dāng)0處理）。

下表列出了位運(yùn)算符的基本運(yùn)算（A = 8, B = 9）

位運(yùn)算的作用及優(yōu)勢(shì)

我嘗試脫離實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景描述清楚位運(yùn)算的作用及優(yōu)勢(shì)，然后發(fā)現(xiàn)脫離實(shí)際講應(yīng)用是件非常困難的事情，其難度不亞于買(mǎi)彩票。所以這里結(jié)合Android原碼中的MeasureSpec類(lèi)來(lái)描述位運(yùn)算的作用和優(yōu)勢(shì)。
熟悉Android View體系的小伙伴應(yīng)該都對(duì)MeasureSpec不陌生。不熟悉的請(qǐng)自行Google，不然下面你看起來(lái)可能就會(huì)有些云里霧里。我們來(lái)看它的代碼：

public static class MeasureSpec {
private static final int MODE_SHIFT = 30;
private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT;
public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT;
public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT;
public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {
if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
return size + mode;
} else {
return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
}
}
public static int getMode(int measureSpec) {
return (measureSpec & MODE_MASK);
}
public static int getSize(int measureSpec) {
return (measureSpec & ~MODE_MASK);
}
}

代碼不難理解，上面就運(yùn)用了很多位運(yùn)算。我們都知道MeasureSpec是用來(lái)操作View的測(cè)量模式以及測(cè)量大小的。這個(gè)測(cè)量模式和測(cè)量大小在系統(tǒng)中使用一個(gè)32位的int類(lèi)型的參數(shù)表示。如果讓我們自己去實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)操作測(cè)量模式和測(cè)量大小的類(lèi)，我們大概會(huì)這么寫(xiě)：

public class MeasureSpec{
public static final int UNSPECIFIED = 0;
public static final int EXACTLY = 1;
public static final int AT_MOST = 2;
/**
* 測(cè)量模式
*/
private int mode;
/**
* 測(cè)量大小
*/
private int size;
public int getMode() {
return mode;
}
public void setMode(int mode) {
this.mode = mode;
}
public int getSize() {
return size;
}
public void setSize(int size) {
this.size = size;
}
}

然后每次對(duì)View進(jìn)行操作的時(shí)候都會(huì) new 一個(gè)MeasureSpec對(duì)象，對(duì)其的mode和size參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

這里原碼就很巧妙的運(yùn)用了位運(yùn)算簡(jiǎn)化了相應(yīng)的操作，使用32位的二進(jìn)制來(lái)操作mode和size：高兩位表示mode，低30位表示size，避免了頻繁的創(chuàng)建對(duì)象，更省內(nèi)存，讓我等對(duì)位運(yùn)算不了解的拍手稱(chēng)秒哇。

總結(jié)

不同于其他文章講解位運(yùn)算的概念，本文更側(cè)重于運(yùn)用位運(yùn)算的作用及優(yōu)勢(shì)。前人篳路藍(lán)縷，以啟山林，以聰明才智發(fā)明了位運(yùn)算這種簡(jiǎn)潔高效的運(yùn)算符，希望你能理解并正確發(fā)揮其作用，走上人生的巔峰～

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

最新評(píng)論