Java 運算符完全手冊：優先級、位運算、移位運算與實戰技巧

Java 運算符完全手冊：優先級、位運算、移位運算與實戰技巧

運算符是表達式的基因。本文系統整理 Java 七大類運算符，重點講解位運算與移位運算的底層邏輯、負數補碼表示、加密應用與性能優化技巧。

一、運算符分類與優先級 (高→低)

1. 後綴：expr++ expr--
2. 一元：++expr --expr +expr -expr ~ !
3. 算術：* / % → + -
4. 移位：<< >> >>>
5. 關係：< > <= >= instanceof
6. 相等：== !=
7. 位與：&
8. 位異或：^
9. 位或：|
10. 邏輯與：&&
11. 邏輯或：||
12. 三元：? :
13. 賦值：= += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= >>>=

二、位運算符核心規則

三、負數補碼表示法

• 最高位為符號位：0 正，1 負
• 負數 -x = ~x + 1 (按位取反加一)
• 規律：-x 的補碼等於 x-1 取反；x = ~(-x-1)

四、移位運算符深度解析

4.1 左移 <<

• 規則：丟棄高位，低位補 0
• 等價：x << n == x * 2^n (無溢出前提)
• int 32 位，long 64 位，byte/short/char 自動提升為 int
• 移位量對 32/64 取模：33 << 1 == 1

4.2 有符號右移 >>

• 規則：符號位不變，高位補符號位 (正補 0，負補 1)
• 等價：x >> n == x / 2^n (向下取整)

4.3 無符號右移 >>>

• 規則：忽略符號，高位補 0
• 無 <<>>，因左移無符號意義
• 常用於無符號數值處理、哈希分佈均勻化

五、實戰技巧集錦

• 快速乘除 2 的冪：n << 3 (×8)、n >> 2 (÷4)
• 判斷 2 的冪：(n & (n-1)) == 0
• 取模優化：n % 8 == n & 7 (除數為 2 的冪)
• 交換兩數：a ^= b; b ^= a; a ^= b; (無臨時變量)
• 權限掩碼：READ=1<<0, WRITE=1<<1, EXEC=1<<2 → perm & READ != 0