Java之运算符优先级,位运算和基本数据类型

• 1 java运算符
• • 1.1 各个运算符一览
  • 1.2 部分运算符说明
  • 1.3 java基本位操作
  • • 1.3.1 位操作符号
    • 1.3.2 反码补码
    • 1.3.3 常用的位运算符运算
    • 1.3.4 负数的位运算符
    • • 1.3.4.1 左右位移
• 2 基本数据类型

部分运算符说明：
算数运算符：+ :加法，- ：减法，* ：乘法，/ ：除法，% ：取余运算
关系运算符：

• <：只能比较基本类型数据之间的关系，不能比较对象之间的关系；
• > : (同关系运算符<)；
• <=: (同关系运算符<)；
• >=: (同关系运算符<)；
• == ：若使用该运算符比较两个对象的引用（变量），则实质上是比较两个变量是否引用了相同的对象。所谓相同的对象是指，是否是在堆栈（Heap）中开辟的同一块儿内存单元中存放的对象。
  若比较两个对象的引用(变量)所引用的对象的内容是否相同，则应该使用equals()方法，该方法的返回值类型是布尔值。需要注意的是：若用类库中的类创建对象，则对象的引用调用equals()方法比较的是对象的内容；若用自定义的类来创建对象，则对象的引用调用equals()方法比较的是两个引用是否引用了同一个对象，因为第二种情况equals()方法默认的是比较引用。
• !=：(同关系运算符==)

逻辑运算符 （操作符只能是布尔类型的）&&，||，!

 public class Demo {
     public static void main(String[] args) {
 //        System.out.println((!'1'||'1')+5);//编译错误
 //        System.out.println(!5);//编译错误
 //        System.out.println(('1'||'1')+5);//编译错误
//        System.out.println(1||2);//编译错误
//        System.out.println(5-3||4-2);//编译错误 8   
      System.out.println(5<3||4>3);//true 9     }
 }

位运算符:&，|，^，!：不可以与=联用，因为!是一元操作符；不可以对布尔类型的数据进行按位非运算
移位运算符（只能处理整数运算符）：Char、byte、short类型，在进行移位之前，都将被转换成int类型，移位后的结果也是int类型；移位符号右边的操作数只截取其二进制的后5位（目的是防止因为移位操作而超出int类型的表示范围：2的5次方是32，int类型的最大范围是32位）；对long类型进行移位，结果仍然是long类型，移位符号右边的操作符只截取其二进制的后6位。

>> ：若符号位为正，则在最高位插入0；若符号位为负，则在最高位插入1
>>>：无论正负，都在最高位插入0

基本位操作符号：

• ~按位非（NOT）
• & 按位与（AND）
• |按位或（OR）
• ^按位异或（XOR）
• >> 右移
• >>> 无符号右移
• <<左移

前面几个都非常简单,主要是移位操作比较容易出错.
首先要搞清楚参与运算的数的位数，如int的是32位，long的是64位。
如int i = 1; i的二进制原码表示为： 00000000000000000000000000000001
long l = 1;l的二进制原码表示为： 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

正数没有反码、补码，也可以说 正数的反码、补码跟原码一样
负数的反码为原码逐位取反，
如int i = -1; 10000000000000000000000000000001,最高位是符号位。正数为0，负数为1。
逐位取反后： 01111111111111111111111111111110即反码
反码加1： 01111111111111111111111111111111即补码
负数都是用补码参与运算的。得到的也是补码，需要减1取反获得原码

常用的位运算符–0在位运算中是比较特殊的
^ 异或：相同为0，相异为1； 任何数与0异或都等于原值。　
& 与： 全1为1， 有0为0；任何数与0异或都等于0。
| 或： 有1为1， 全0为0。任何数与0或都等于原值。
<<左移： 补0。
>> 右移：符号位是0补0，是1补1。
>>>无符号右移：补0。
~ 非：逐位取反

负数参与的运算，得到的是 补码，需要将补码先减1，然后逐位取反，得到原码,即为运算结果。
0例外，如果得到的是0，则不需减1和取反。
另外，两个正数运算后得到的就是原码,不需减1和取反。
举例：
1＾-1,
-1 ：
10000000000000000000000000000001–原码
01111111111111111111111111111110–反码
01111111111111111111111111111111–补码
1
00000000000000000000000000000001–原码
则1^-1等于
01111111111111111111111111111111^
00000000000000000000000000000001=
01111111111111111111111111111110–补码
01111111111111111111111111111101–反码
10000000000000000000000000000010–原码==-2
即1^-1=-2
举例：
1^-2
-2
10000000000000000000000000000010–原码
01111111111111111111111111111101–反码
01111111111111111111111111111110–补码
1
00000000000000000000000000000001–原码
则1^-2等于
01111111111111111111111111111110^
00000000000000000000000000000001=
01111111111111111111111111111111–补码
01111111111111111111111111111110–反码
10000000000000000000000000000001–原码==-1

<<：逻辑左移,右边补0,符号位和其他位一样.
正数: x<<1一般相当于2x,但是可能溢出.
溢出范围: 2 30 2^{30} 230 ~ ( 2 31 2^{31} 231-1) 二进制表示 010000…000到01111…1111,移位后最高为变为1了,变成负数了.
负数:
1111111111111111111111111111111 this is 2^31
1000000000000000000000000000000 this is 2^30

x<<1一般也相当于2x,也有可能溢出.所以， x*32可以写成x<<5
溢出范围: − 2 31 -2^{31} −231~-( 2 30 2^{30} 230+1)二进制表示10000...000到101111...1111,移位后最高为变成0了,变成正数了.
>> ：算术右移,和上面的不对应,为正数时左边补0,为负数时左边补1.
x>>1,相当于x/2,余数被舍弃,因为这个是缩小,所以不会溢出.
不过有一点要注意: -1右移多少位都是-1.
另外舍弃的余数是正的, 3>>1=1 舍弃的余数是1.
-3>>1=-2 舍弃的余数也是1,而不是-1.
对于正数 x>>1和x/2相等
对于负数x>>1和x/2不一定相等.
>>> ：逻辑右移,这个才是和<<对应的
这个把符号位一起移动,左边补0
对于正数,>>>和>>是一样的
对于负数,右移之后就变成正数了.
可以使用Integer.toBinaryString(int i)来看01比特,更加直观.
考虑下面的代码：
for (val = 0; val < 100000; val +=5) { alterX = val * 8; myResult = val * 2; }
用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。下面是修改后的代码：
for (val = 0; val < 100000; val += 5) { alterX = val << 3; myResult = val << 1; }
修改后的代码不再做乘以8的操作，而是改用等价的左移3位操作，每左移1位相于乘以2。相应地，右移1位操作相当于除以2。值得一提的是，虽然移位操作速度快，但可能使代码比较难于理解，所以最好加上一些注释。

无符号右移位操作符>>>在将bit串右移位时，从bit串的最左边填充0，这和带符号右移位操作符>>不同。>>在将bit串右移位时，从bit串的最左边填充原来最左边的位。也就是说，bit串原来最左边的位是符号位，如果为1，则在带符号右移时最左边始终填充1；如果为0，则在带符号右移时最左边始终填充0。
移位操作符的例子见下表。

按位与操作符&对两个bit串按位进行逻辑与，按位或操作符|对两个bit串按位进行逻辑或，按位异或操作符^对两个bit串按位进行异或操作。运算规则如下表所示。

基本类型，或者叫做内置类型，是JAVA中不同于类的特殊类型。它们是我们编程中使用最频繁的类型
基本类型共有八种，它们分别都有相对应的包装类。关于它们的详细信息请如下：
基本类型可以分为三类，字符类型char，布尔类型boolean以及数值类型byte、short、int、long、float、double。
数值类型又可以分为整数类型byte、short、int、long和浮点数类型float、double。JAVA中的数值类型不存在无符号的，它们的取值范围是固定的，不会随着机器硬件环境或者操作系统的改变而改变。实际上，JAVA中还存在另外一种基本类型void，它也有对应的包装类java.lang.Void，不过我们无法直接对它们进行操作。对于数值类型的基本类型的取值范围，我们无需强制去记忆，因为它们的值都已经以常量的形式定义在对应的包装类中了。请看下面的例子：

public class PrimitiveTypeTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        // byte  
        System.out.println("基本类型：byte 二进制位数：" + Byte.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Byte");  
        System.out.println("最小值：Byte.MIN_VALUE=" + Byte.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Byte.MAX_VALUE=" + Byte.MAX_VALUE);  
        System.out.println();  
        // short  
        System.out.println("基本类型：short 二进制位数：" + Short.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Short");  
        System.out.println("最小值：Short.MIN_VALUE=" + Short.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Short.MAX_VALUE=" + Short.MAX_VALUE);  
        System.out.println();  
       // int  
        System.out.println("基本类型：int 二进制位数：" + Integer.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Integer");  
        System.out.println("最小值：Integer.MIN_VALUE=" + Integer.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Integer.MAX_VALUE=" + Integer.MAX_VALUE);  
        System.out.println();  
        // long  
        System.out.println("基本类型：long 二进制位数：" + Long.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Long");  
        System.out.println("最小值：Long.MIN_VALUE=" + Long.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Long.MAX_VALUE=" + Long.MAX_VALUE);  
        System.out.println();   
        // float  
        System.out.println("基本类型：float 二进制位数：" + Float.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Float");  
        System.out.println("最小值：Float.MIN_VALUE=" + Float.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Float.MAX_VALUE=" + Float.MAX_VALUE);  
        System.out.println();  
     // double  
        System.out.println("基本类型：double 二进制位数：" + Double.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Double");  
        System.out.println("最小值：Double.MIN_VALUE=" + Double.MIN_VALUE);  
        System.out.println("最大值：Double.MAX_VALUE=" + Double.MAX_VALUE);  
        System.out.println();    
        // char  
        System.out.println("基本类型：char 二进制位数：" + Character.SIZE);  
        System.out.println("包装类：java.lang.Character");  
        // 以数值形式而不是字符形式将Character.MIN_VALUE输出到控制台  
        System.out.println("最小值：Character.MIN_VALUE="  
                + (int) Character.MIN_VALUE);  
        // 以数值形式而不是字符形式将Character.MAX_VALUE输出到控制台  
        System.out.println("最大值：Character.MAX_VALUE="  
                + (int) Character.MAX_VALUE);  
    }  
}  

运行结果：

基本类型：byte 二进制位数：8
包装类：java.lang.Byte
最小值：Byte.MIN_VALUE=-128
最大值：Byte.MAX_VALUE=127

基本类型：short 二进制位数：16
包装类：java.lang.Short
最小值：Short.MIN_VALUE=-32768
最大值：Short.MAX_VALUE=32767

基本类型：int 二进制位数：32
包装类：java.lang.Integer
最小值：Integer.MIN_VALUE=-2147483648
最大值：Integer.MAX_VALUE=2147483647

基本类型：long 二进制位数：64
包装类：java.lang.Long
最小值：Long.MIN_VALUE=-9223372036854775808
最大值：Long.MAX_VALUE=9223372036854775807

基本类型：float 二进制位数：32
包装类：java.lang.Float
最小值：Float.MIN_VALUE=1.4E-45
最大值：Float.MAX_VALUE=3.4028235E38

基本类型：double 二进制位数：64
包装类：java.lang.Double
最小值：Double.MIN_VALUE=4.9E-324
最大值：Double.MAX_VALUE=1.7976931348623157E308

基本类型：char 二进制位数：16
包装类：java.lang.Character
最小值：Character.MIN_VALUE=0
最大值：Character.MAX_VALUE=65535

Float和Double的最小值和最大值都是以科学记数法的形式输出的，结尾的E+数字表示E之前的数字要乘以10的多少倍。比如3.14E3就是3.14×1000=3140，3.14E-3就是3.14/1000=0.00314

大家将运行结果与上表信息仔细比较就会发现float、double两种类型的最小值与Float.MIN_VALUE、 Double.MIN_VALUE的值并不相同，这是为什么呢？实际上Float.MIN_VALUE和Double.MIN_VALUE分别指的是float和double类型所能表示的最小正数。也就是说存在这样一种情况，0到±Float.MIN_VALUE之间的值float类型无法表示，0 到±Double.MIN_VALUE之间的值double类型无法表示。这并没有什么好奇怪的，因为这些范围内的数值超出了它们的精度范围。

需要注意：基本类型存储在栈中，因此它们的存取速度要快于存储在堆中的对应包装类的实例对象。从Java5.0（1.5）开始，JAVA虚拟机（Java Virtual Machine）可以完成基本类型和它们对应包装类之间的自动转换。因此我们在赋值、参数传递以及数学运算的时候像使用基本类型一样使用它们的包装类，但这并不意味着你可以通过基本类型调用它们的包装类才具有的方法。另外，所有基本类型（包括void）的包装类都使用了final修饰，因此我们无法继承它们扩展新的类，也无法重写它们的任何方法。