Java 位運算符全攻略：&、|、^、~ 核心邏輯與實戰技巧

位運算符基礎認知

Java 提供四大位運算符直接操作二進制位：&（位與）、|（位或）、^（異或）、~（取反）。它們執行效率極高，是網絡編程、硬件控制、加密算法的基石。

關鍵前置知識

• 數值表示：Java 代碼默認十進制，八進制以 0 開頭，十六進制以 0x 開頭
• 負數存儲：採用補碼形式，正數原碼=反碼=補碼
• 類型提升：所有整數位運算結果均為 int 類型

四大位運算符詳細解析

1. 位與 (&)

規則：對應位全為 1 結果才為 1，否則為 0

典型用途：屏蔽特定位（與 0 運算結果為 0）

int a = 4;   // 0100
int b = 10;  // 1010
a & b = 0  // 0000

2. 位或 (|)

規則：對應位有 1 結果即為 1

典型用途：設置特定位為 1（與 1 運算結果為 1）

int a = 4;    // 0100
int b = -10;  // ...0110 (補碼)
a | b = -10   // 保持負數特征位

3. 異或 (^)

規則：對應位相同為 0，不同為 1

典型用途：判斷位是否相同、無臨時變量交換數值

int a = 4;  // 0100
int b = 10; // 1010
a ^ b = 14  // 1110

4. 取反 (~)

規則：單目運算，0→1，1→0

典型用途：反轉所有位、配合掩碼使用

int a = 4;     // 0000...0100
~a = -5        // 1111...1011 (補碼表示)

實戰代碼模式

將任意數轉為正數

int m = n & 0x7FFFFFFF;  // 清除符號位

判斷倒數第 3 位是否為 1

boolean b = (n & 0x4) != 0;  // 0x4 = 0100

將倒數第 4 位置 1

int m = n | 0x8;  // 0x8 = 1000

底層原理與最佳實踐

位運算符直接映射 CPU 電路邏輯門（AND/OR/XOR/NOT），具有硬件級執行效率。實際開發中：

• 優先用於標誌位組合、權限掩碼、哈希算法
• 避免在業務邏輯中濫用，降低代碼可讀性
• 結合十六進制常量（如 0xFF、0x7F）提升可讀性