位操做 &、|、~、^、<<、>>

今天在看Java8的HashMap底层原理的时候看到多处操做二进制数的地方。虽然平时写代码不怎么用到二进制的操做，建议之后还要往二进制操做上靠一靠，由于他确实能提升效率，并且是代码更为简洁。在此，我在这里说下它的定义和做用，不对的地方但愿你们指正。

位操做的定义

现实中的世界在计算机中都是以二进制0和1表示的，它的基数为2，进位规则是：逢二进一，借位规则是：借一当二。数据在计算机中主要是以补码的形式存储的。下面咱们从HashMap源码开始提及

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
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取key的hashCode，各种型的hashCode实现方式不一样，如Integer和String,代码以下，此处咱们不针对hashCode()深究

// Integer
@Override
public int hashCode() {
    return Integer.hashCode(value);
}
public static int hashCode(int value) {
    return value;
}

// String
public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;

        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}
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左右移

(h >>> 16)，将key的hashCode值，无符号右移16位。在此，说下右移>>和无符号右移>>>。

• 右移>>:各二进位所有右移若干位，低位（移出的位数）丢弃，高位补符号位（符号位负补1），或者补零（符号位正补0）
  如8 >> 2,  8的二进制是0000 1000→右移两位后是00 0010，由于8是整数→高位补两个0获得最终值是0000 0010 = 2（十进制）
• 无符号右移>>>:各二进位所有右移若干位，高位补零，低位丢弃。无符号右移在java中只对32位和64位的值有意义
  如8 >>> 2,  在java中由于8是整形，占4个字节，所以8（00000000 00000000 00000000 00001000）→右移两位高位补0（00000000 00000000 00000000 00000010）结果是十进制2
  那-8 >>> 2的结果是多少呢？解析以下，上文咱们已经提到“数据在计算机中主要是以补码的形式存储的”，咱们都知道正数的补码就是自己；负数的补码是将其对应正数二进制表示全部位（除符号位）取反（0变1，1变0，符号位为1不变）后加1。
  -8对应正数8（00000000 00000000 00000000 00001000）→全部位取反（11111111 11111111 11111111 11110111）→加1(11111111 11111111 11111111 11111000)结果是十进制1073741822
• 左移<<:各二进位所有左移若干位，高位丢弃，低位补0
  如8 << 2,  8的二进制是0000 1000→左移两位后是0010 00→低位补两个0获得最终值是0010 0000 = 32（十进制）
• 无符号左移是不存在的，由于左右在低位补位，而低位没有正负数的概念，所以不存在无符号左移

异或^

(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) h与h无符号右移16位后进行异或计算。

运算规则:

两个操做数对应的二进制位，相同为0，不一样为1。如：0^0=0； 0^1=1； 1^0=1； 1^1=0

知足公式:(X^X=0 ,X^0=X)

交换律：A^B=B^A

结合律：A^B^C=A^(B^C)=(A^B)^C

自反律：A^B^B=A^0=A

7^2                                     7^7                                         7^0
0111                                    0111                                        0111
0010                                    0111                                        0000
----                                    ----                                        ----
0101 = 5 (十进制)                       0000 = 0                                    0111 = 7
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异或可在不引入第三个数的状况下交换两个数，以下代码

if (a != b) {  
    a ^= b;  
    b ^= a;  
    a ^= b;  
} 
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按位与&

运算规则:

两个操做数对应的二进制位，都为1则为1，不然为0。如：1&1=1； 1&0=0； 0&1=0； 0&0=0

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
   ......
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
   ......
}
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7&2                                     7&7                                         7&0
0111                                    0111                                        0111
0010                                    0111                                        0000
----                                    ----                                        ----
0010 = 2 (十进制)                       0111 = 7                                    0000 = 0
----

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按位或|

运算规则:

两个操做数对应的二进制位，有1则为1，不然为0。如：1|1=1； 1|0=1； 0|1=1； 0|0=0

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;
}
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在实例化HashMap时，在tableSizeFor(int cap)中使用了“|”，n |= n >>> 1;等价于n = n | (n >>> 1);方法的做用我会在接下来的HashMap源码解析中提到。

按位非（按位取反）~

运算规则:

两个操做数对应的二进制位，取反操做。如：1->0； 0->1