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Java的位运算（bitwise operators）直接对整数类型的位进行操作，这些整数类型包括long、int、short、char和 byte，位运算符具体如下表：
运算符
说明
左移位，在低位处补0
右移位，若为正数则高位补0，若为负数则高位补1
无符号右移位，无论正负都在高位补0
与（AND），对两个整型操作数中对应位执行布尔代数，两个位都为1时输出1，否则0。
|
或（OR），对两个整型操作数中对应位执行布尔代数，两个位都为0时输出0，否则1。
~
非（NOT），一元运算符。
^
异或（XOR），对两个整型操作数中对应位执行布尔代数，两个位相等0，不等1。
=
左移位赋值。
=
右移位赋值。
=
无符号右移位赋值。
=
按位与赋值。
|=
按位或赋值。
^=
按位异或赋值。
位逻辑运算符有“与”（AND）、“或”（OR）、“异或（XOR）”、“非（NOT）”，分别用“”、“|”、“^”、“~”表示。
下面的例子说明了位逻辑运算符：
// Demonstrate the bitwise logical operators.
class BitLogic {
public static void main(String args[]) {
String binary[] = {
"0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111",
"1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"
};
int a = 3; // 0 + 2 + 1 or 0011 in binary
int b = 6; // 4 + 2 + 0 or 0110 in binary
int c = a | b;
int d = a b;
int e = a ^ b;
int f = (~a b) | (a ~b);
int g = ~a 0x0f;
System.out.println(" a = " + binary[a]);
System.out.println(" b = " + binary[b]);
System.out.println(" a|b = " + binary[c]);
System.out.println(" ab = " + binary[d]);
System.out.println(" a^b = " + binary[e]);
System.out.println("~ab|a~b = " + binary[f]);
System.out.println(" ~a = " + binary[g]);
}
}
在本例中，变量a与b对应位的组合代表了二进制数所有的 4 种组合模式：0-0，0-1，1-0，和1-1。“|”运算符和“”运算符分别对变量a与b各个对应位的运算得到了变量c和变量d的值。对变量e和f的赋值说明了“^”运算符的功能。字符串数组binary代表了0到15对应的二进制的值。在本例中，数组各元素的排列顺序显示了变量对应值的二进制代码。数组之所以这样构造是因为变量的值n对应的二进制代码可以被正确的存储在数组对应元素binary[n]中。例如变量a的值为3，则它的二进制代码对应地存储在数组元素binary[3]中。~a的值与数字0x0f （对应二进制为0000 1111）进行按位与运算的目的是减小~a的值，保证变量g的结果小于16。因此该程序的运行结果可以用数组binary对应的元素来表示。该程序的输出如下：
a = 0011
b = 0110
a|b = 0111
ab = 0010
a^b = 0101
~ab|a~b = 0101
~a = 1100
左移运算符
左移运算符使指定值的所有位都左移规定的次数。它的通用格式如下所示：
value num
这里，num指定要移位值value移动的位数。也就是，左移运算符使指定值的所有位都左移num位。每左移一个位，高阶位都被移出（并且丢弃），并用0填充右边。这意味着当左移的运算数是int类型时，每移动1位它的第31位就要被移出并且丢弃；当左移的运算数是long类型时，每移动1位它的第63位就要被移出并且丢弃。
在对byte和short类型的值进行移位运算时，你必须小心。因为你知道Java在对表达式求值时，将自动把这些类型扩大为 int型，而且，表达式的值也是int型 。对byte和short类型的值进行移位运算的结果是int型，而且如果左移不超过31位，原来对应各位的值也不会丢弃。但是，如果你对一个负的byte或者short类型的值进行移位运算，它被扩大为int型后，它的符号也被扩展。这样，整数值结果的高位就会被1填充。因此，为了得到正确的结果，你就要舍弃得到结果的高位。这样做的最简单办法是将结果转换为byte型。下面的程序说明了这一点：
// Left shifting a byte value.
class ByteShift {
public static void main(String args[]) {
byte a = 64, b;
int i;
i = a 2;
b = (byte) (a 2);
System.out.println("Original value of a: " + a);
System.out.println("i and b: " + i + " " + b);
}
}
该程序产生的输出下所示：
Original value of a: 64
i and b: 256 0
因变量a在赋值表达式中，故被扩大为int型，64（0100 0000）被左移两次生成值256（10000 0000）被赋给变量i。然而，经过左移后，变量b中惟一的1被移出，低位全部成了0，因此b的值也变成了0。
既然每次左移都可以使原来的操作数翻倍，程序员们经常使用这个办法来进行快速的2的乘法。但是你要小心，如果你将1移进高阶位（31或63位），那么该值将变为负值。下面的程序说明了这一点：
// Left shifting as a quick way to multiply by 2.
class MultByTwo {
public static void main(String args[]) {
int i;
int num = 0xFFFFFFE;
for(i=0; i4; i++) {
num = num 1;
System.out.println(num);
}
}
}
该程序的输出如下所示：
536870908
1073741816
2147483632
-32
初值经过仔细选择，以便在左移 4 位后，它会产生-32。正如你看到的，当1被移进31位时，数字被解释为负值。
右移运算符
右移运算符使指定值的所有位都右移规定的次数。它的通用格式如下所示：
value num
这里，num指定要移位值value移动的位数。也就是，右移运算符使指定值的所有位都右移num位。
下面的程序片段将值32右移2次，将结果8赋给变量a:
int a = 32;
a = a 2; // a now contains 8
当值中的某些位被“移出”时，这些位的值将丢弃。例如，下面的程序片段将35右移2次，它的2个低位被移出丢弃，也将结果8赋给变量a:
int a = 35;
a = a 2; // a still contains 8
用二进制表示该过程可以更清楚地看到程序的运行过程：
00100011 35
2
00001000 8
将值每右移一次，就相当于将该值除以2并且舍弃了余数。你可以利用这个特点将一个整数进行快速的2的除法。当然，你一定要确保你不会将该数原有的任何一位移出。
右移时，被移走的最高位（最左边的位）由原来最高位的数字补充。例如，如果要移走的值为负数，每一次右移都在左边补1，如果要移走的值为正数，每一次右移都在左边补0，这叫做符号位扩展（保留符号位）（sign extension），在进行右移操作时用来保持负数的符号。例如，–8 1 是–4，用二进制表示如下：
11111000 –8
1
11111100 –4
一个要注意的有趣问题是，由于符号位扩展（保留符号位）每次都会在高位补1，因此-1右移的结果总是–1。有时你不希望在右移时保留符号。例如，下面的例子将一个byte型的值转换为用十六进制表示。注意右移后的值与0x0f进行按位与运算，这样可以舍弃任何的符号位扩展，以便得到的值可以作为定义数组的下标，从而得到对应数组元素代表的十六进制字符。
// Masking sign extension.
class HexByte {
static public void main(String args[]) {
char hex[] = {
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',
'8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f''
};
byte b = (byte) 0xf1;
System.out.println("b = 0x" + hex[(b 4) 0x0f] + hex[b 0x0f]);
}
}
该程序的输出如下：
b = 0xf1
无符号右移
正如上面刚刚看到的，每一次右移，运算符总是自动地用它的先前最高位的内容补它的最高位。这样做保留了原值的符号。但有时这并不是我们想要的。例如，如果你进行移位操作的运算数不是数字值，你就不希望进行符号位扩展（保留符号位）。当你处理像素值或图形时，这种情况是相当普遍的。在这种情况下，不管运算数的初值是什么，你希望移位后总是在高位（最左边）补0。这就是人们所说的无符号移动（unsigned shift）。这时你可以使用Java的无符号右移运算符，它总是在左边补0。下面的程序段说明了无符号右移运算符。在本例中，变量a被赋值为-1，用二进制表示就是32位全是1。这个值然后被无符号右移24位，当然它忽略了符号位扩展，在它的左边总是补0。这样得到的值255被赋给变量a。
int a = -1;
a = a 24;
下面用二进制形式进一步说明该操作：
11111111 11111111 11111111 11111111 int型- 1的二进制代码
24 无符号右移24位
00000000 00000000 00000000 11111111 int型255的二进制代码由于无符号右移运算符只是对32位和64位的值有意义，所以它并不像你想象的那样有用。因为你要记住，在表达式中过小的值总是被自动扩大为int型。这意味着符号位扩展和移动总是发生在32位而不是8位或16位。这样，对第7位以0开始的byte型的值进行无符号移动是不可能的，因为在实际移动运算时，是对扩大后的32位值进行操作。下面的例子说明了这一点：
// Unsigned shifting a byte value.
class ByteUShift {
static public void main(String args[]) {
char hex[] = {
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',
'8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'
};
byte b = (byte) 0xf1;
byte c = (byte) (b 4);
byte d = (byte) (b 4);
byte e = (byte) ((b 0xff) 4);
System.out.println(" b = 0x"
+ hex[(b 4) 0x0f] + hex[b 0x0f]);
System.out.println(" b 4 = 0x"
+ hex[(c 4) 0x0f] + hex[c 0x0f]);
System.out.println(" b 4 = 0x"
+ hex[(d 4) 0x0f] + hex[d 0x0f]);
System.out.println("( b 0xff) 4 = 0x"
+ hex[(e 4) 0x0f] + hex[e 0x0f]);
}
}
该程序的输出显示了无符号右移运算符对byte型值处理时，实际上不是对byte型值直接操作，而是将其扩大到int型后再处理。在本例中变量b被赋为任意的负byte型值。对变量b右移4位后转换为byte型，将得到的值赋给变量c，因为有符号位扩展，所以该值为0xff。对变量b进行无符号右移4位操作后转换为byte型，将得到的值赋给变量d，你可能期望该值是0x0f，但实际上它是0xff，因为在移动之前变量b就被扩展为int型，已经有符号扩展位。最后一个表达式将变量b的值通过按位与运算将其变为8位，然后右移4位，然后将得到的值赋给变量e，这次得到了预想的结果0x0f。由于对变量d（它的值已经是0xff）进行按位与运算后的符号位的状态已经明了，所以注意，对变量d再没有进行无符号右移运算。
B = 0xf1
b 4 = 0xff
b 4 = 0xff
(b 0xff) 4 = 0x0f
位运算符赋值
所有的二进制位运算符都有一种将赋值与位运算组合在一起的简写形式。例如，下面两个语句都是将变量a右移4位后赋给a：
a = a 4;
a = 4;
同样，下面两个语句都是将表达式a OR b运算后的结果赋给a：
a = a | b;
a |= b;
下面的程序定义了几个int型变量，然后运用位赋值简写的形式将运算后的值赋给相应的变量：
class OpBitEquals {
public static void main(String args[]) {
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
a |= 4;
b = 1;
c = 1;
a ^= c;
System.out.println("a = " + a);
System.out.println("b = " + b);
System.out.println("c = " + c);
}
}
该程序的输出如下所示：
a = 3
b = 1
c = 6
-4的二进制表示为1111 1111 1111 1011
i3 右移3位，移出的不管，左端补1 变为1111 1111 1111 1111 这是-1的二进制表示，所以结果为-1.
i5 同理。
具体原理：
先来说一下怎么得出负数的二进制。原码，反码，补码，这三个概念搞清。
1、原码：一个正数，按照绝对值大小转换成的二进制数；一个负数按照绝对值大小转换成的二进制数，然后最高位补1，称为原码。
比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原码。
10000000 00000000 00000000 00000101 是 -5的 原码。
备注：
比如byte类型,用2^8来表示无符号整数的话,是0 - 255了；如果有符号， 最高位表示符号,0为正,1为负,那么,正常的理解就是 -127 至 +127 了.这就是原码了,值得一提的是,原码的弱点,有2个0,即+0和-0（10000000和00000000）；还有就是,进行异号相加或同号相减时,比较笨蛋,先要判断2个数的绝对值大小,然后进行加减操作,最后运算结果的符号还要与大的符号相同；于是,反码产生了。
2、反码：正数的反码与原码相同，负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反[每一位取反(除符号位)]。
取反操作指：原为1，得0；原为0，得1。（1变0; 0变1）
比如：正数00000000 00000000 00000000 00000101 的反码还是 00000000 00000000 00000000 00000101
负数10000000 00000000 00000000 00000101 的反码则是 11111111 11111111 11111111 11111010。
反码是相互的，所以也可称：10000000 00000000 00000000 00000101 和 11111111 11111111 11111111 11111010互为反码。
备注：还是有+0和-0,没过多久，反码就成为了过滤产物,也就是,后来补码出现了。
3、补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1.
比如：10000000 00000000 00000000 00000101 的补码是：11111111 11111111 11111111 11111010。
那么，补码为：
11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
备注：1、从补码求原码的方法跟原码求补码是一样的 ，也可以通过完全逆运算来做，先减一，再取反。
2、补码却规定0没有正负之分
所以，-5 在计算机中表达为：11111111 11111111 11111111 11111011。转换为十六进制：0xFFFFFFFB。
搞懂二进制表示后，再来说一下左移右移运算符。
左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移位，移出位被丢弃，右边的空位一律补0。右移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向右移动，移出位被丢弃，左边移出的空位或者一律补0，或者补符号位，这由不同的机器而定。在使用补码作为机器数的机器中，正数的符号位为0，负数的符号位为1。（均由机器来定）
So，为什么得到-1知道了吧~~~
和是java中的移位运算符，是左移位，是右移位，因为数据存储是二进制的所以左移1相当于乘以2的1次方，右移相当于乘以2的-1次方，例如
: 左移运算符，num 1,相当于num乘以2，num 2,相当于num乘以2再乘以2
: 右移运算符，num 1,相当于num除以2，num 2,相当于num除以2再除以2