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Java基础概览和常用知识（五）

news 2025/12/31 1:21:17

自增自减运算符

在写代码的过程中，常见的一种情况是需要某个整数类型变量增加 1 或减少 1。Java 提供了自增运算符 (++) 和自减运算符 (--) 来简化这种操作。

++ 和 -- 运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后：

前缀形式（例如 ++a 或 --a）：先自增/自减变量的值，然后再使用该变量，例如，b = ++a 先将 a 增加 1，然后把增加后的值赋给 b。
后缀形式（例如 a++ 或 a--）：先使用变量的当前值，然后再自增/自减变量的值。例如，b = a++ 先将 a 的当前值赋给 b，然后再将 a 增加 1。

为了方便记忆，可以使用下面的口诀：符号在前就先加/减，符号在后就后加/减。

下面来看一个考察自增自减运算符的高频笔试题：执行下面的代码后，a 、b 、 c 、d和e的值是？

int a = 9;
int b = a++;
int c = ++a;
int d = c--;
int e = --d;

答案：a = 11 、b = 9 、 c = 10 、 d = 10 、 e = 10。

移位运算符

移位运算符（Shift Operators）是编程中用于对二进制位进行操作的运算符。它们主要用于对整数类型的变量进行高效的位级操作。移位就是将其向左或向右移动若干位的运算。移位运算符包括左移（<<）、右移（>>）和无符号右移（>>>）。

移位运算符在各种框架以及 JDK 自身的源码中使用还是挺广泛的，HashMap（JDK1.8）中的 hash 方法的源码就用到了移位运算符：

左移运算符（`<<`）

左移运算符将操作数的二进制表示向左移动指定的位数，右边空出的位用0填充。左移一位相当于乘以2，因为每向左移动一位，二进制数的值就翻倍。

int a = 5;  // 二进制表示为 0000 0101  
int b = a << 2;  // 左移2位，结果为 0001 0100，即十进制的20

右移运算符（`>>`）

右移运算符将操作数的二进制表示向右移动指定的位数，左边空出的位根据符号位（最左边的位）进行填充。对于正数，左边空出的位用0填充；对于负数，左边空出的位用1填充（这是算术右移）。

int a = 20;  // 二进制表示为 0001 0100  
int b = a >> 2;  // 右移2位，结果为 0000 0101，即十进制的5  int c = -20;  // 二进制表示为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100（补码表示）  
int d = c >> 2;  // 右移2位，结果为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011，即十进制的-5

无符号右移运算符（`>>>`）

无符号右移运算符将操作数的二进制表示向右移动指定的位数，左边空出的位总是用0填充，无论操作数的符号位如何。这种操作通常用于处理无符号整数或需要忽略符号位的场景。

int a = -20;  // 二进制表示为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100（补码表示）  
int b = a >>> 2;  // 无符号右移2位，结果为 0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110，即十进制的1073741818

虽然移位运算本质上可以分为左移和右移，但在实际应用中，右移操作需要考虑符号位的处理方式。

由于 double，float 在二进制中的表现比较特殊，因此不能来进行移位操作。

移位操作符实际上支持的类型只有int和long，编译器在对short、byte、char类型进行移位前，都会将其转换为int类型再操作。

使用移位运算符的主要原因：

高效性：移位操作通常比乘法和除法操作更快，因为它们是直接在硬件层面实现的。
紧凑性：移位操作可以用于紧凑地表示和处理二进制数据，这在嵌入式系统、网络通信和低级编程中非常有用。
位掩码：移位操作常用于生成位掩码（bitmask），用于对特定位进行读取、设置或清除操作。
算法优化：某些算法（如快速傅里叶变换、位图处理等）可以通过移位操作实现高效的实现。

移位运算符最常用于快速乘以或除以 2 的幂次方。除此之外，它还在以下方面发挥着重要作用：、

位字段管理：例如存储和操作多个布尔值。
哈希算法和加密解密：通过移位和与、或等操作来混淆数据。
数据压缩：例如霍夫曼编码通过移位运算符可以快速处理和操作二进制数据，以生成紧凑的压缩格式。
数据校验：例如 CRC（循环冗余校验）通过移位和多项式除法生成和校验数据完整性。。
内存对齐：通过移位操作，可以轻松计算和调整数据的对齐地址。

如果移位的位数超过数值所占有的位数会怎样？

当 int 类型左移/右移位数大于等于 32 位操作时，会先求余（%）后再进行左移/右移操作。也就是说左移/右移 32 位相当于不进行移位操作（32%32=0），左移/右移 42 位相当于左移/右移 10 位（42%32=10）。当 long 类型进行左移/右移操作时，由于 long 对应的二进制是 64 位，因此求余操作的基数也变成了 64。

也就是说：x<<42等同于x<<10，x>>42等同于x>>10，x >>>42等同于x >>> 10。

左移运算符代码示例：

int i = -1;
System.out.println("初始数据：" + i);
System.out.println("初始数据对应的二进制字符串：" + Integer.toBinaryString(i));
i <<= 10;
System.out.println("左移 10 位后的数据 " + i);
System.out.println("左移 10 位后的数据对应的二进制字符 " + Integer.toBinaryString(i));

输出：

初始数据：-1
初始数据对应的二进制字符串：11111111111111111111111111111111
左移 10 位后的数据 -1024
左移 10 位后的数据对应的二进制字符 11111111111111111111110000000000

由于左移位数大于等于 32 位操作时，会先求余（%）后再进行左移操作，所以下面的代码左移 42 位相当于左移 10 位（42%32=10），输出结果和前面的代码一样。

int i = -1;
System.out.println("初始数据：" + i);
System.out.println("初始数据对应的二进制字符串：" + Integer.toBinaryString(i));
i <<= 42;
System.out.println("左移 10 位后的数据 " + i);
System.out.println("左移 10 位后的数据对应的二进制字符 " + Integer.toBinaryString(i));

右移运算符使用类似。

continue、break 和 return 的区别是什么?

在循环结构中，当循环条件不满足或者循环次数达到要求时，循环会正常结束。但是，有时候可能需要在循环的过程中，当发生了某种条件之后，提前终止循环，这就需要用到下面几个关键词：

continue：指跳出当前的这一次循环，继续下一次循环。
break：指跳出整个循环体，继续执行循环下面的语句。

return 用于跳出所在方法，结束该方法的运行。return 一般有两种用法：

return;：直接使用 return 结束方法执行，用于没有返回值函数的方法
return value;：return 一个特定值，用于有返回值函数的方法

思考一下：下列语句的运行结果是什么？

public static void main(String[] args) {boolean flag = false;for (int i = 0; i <= 3; i++) {if (i == 0) {System.out.println("0");} else if (i == 1) {System.out.println("1");continue;} else if (i == 2) {System.out.println("2");flag = true;} else if (i == 3) {System.out.println("3");break;} else if (i == 4) {System.out.println("4");}System.out.println("xixi");}if (flag) {System.out.println("haha");return;}System.out.println("heihei");
}

运行结果：