Java 自增自减运算符和移位运算符介绍

Posted 2023-04-07 JavaGuide

摘自 JavaGuide （「Java学习+面试指南」一份涵盖大部分 Java 程序员所需要掌握的核心知识。准备 Java 面试，首选 JavaGuide！）

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 提供了一种特殊的运算符，用于这种表达式，叫做自增运算符（++)和自减运算符（--）。

++ 和 -- 运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后，当运算符放在变量之前时(前缀)，先自增/减，再赋值；当运算符放在变量之后时(后缀)，先赋值，再自增/减。例如，当 b = ++a 时，先自增（自己增加 1），再赋值（赋值给 b）；当 b = a++ 时，先赋值(赋值给 b)，再自增（自己增加 1）。也就是，++a 输出的是 a+1 的值，a++输出的是 a 值。用一句口诀就是：“符号在前就先加/减，符号在后就后加/减”。

移位运算符

移位运算符是最基本的运算符之一，几乎每种编程语言都包含这一运算符。移位操作中，被操作的数据被视为二进制数，移位就是将其向左或向右移动若干位的运算。

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：

static final int hash(Object key) 
    int h;
    // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
    // ^ ：按位异或
    // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  

在 Java 代码里使用 << 、 >> 和>>>转换成的指令码运行起来会更高效些。

掌握最基本的移位运算符知识还是很有必要的，这不光可以帮助我们在代码中使用，还可以帮助我们理解源码中涉及到移位运算符的代码。

Java 中有三种移位运算符：

• << :左移运算符，向左移若干位，高位丢弃，低位补零。x << 1,相当于 x 乘以 2(不溢出的情况下)。
• >> :带符号右移，向右移若干位，高位补符号位，低位丢弃。正数高位补 0,负数高位补 1。x >> 1,相当于 x 除以 2。
• >>> :无符号右移，忽略符号位，空位都以 0 补齐。

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。

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，篇幅问题，这里就不做演示了。

Java自增自减运算符

Java10个基础题

1： 自增自减运算符

• ++和–运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后，当运算符放在变量之前时(前缀)，先自增/减，再赋值；当运算符放在变量之后时(后缀)，先赋值，再自增/减
• 例如，当 b = ++a 时，先自增（自己增加 1），再赋值（赋值给 b）；当 b = a++ 时，先赋值(赋值给 b)，再自增（自己增加 1）。也就是，++a 输出的是 a+1 的值，a++输出的是 a 本身值。

2： 自动装箱与拆箱

• 装箱：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来
• 拆箱：将包装类型转换为基本数据类型
• 装箱其实就是调用了 包装类的valueOf()方法，拆箱其实就是调用了 xxxValue()方法。

Integer i = 10;  //装箱
int n = i;   //拆箱

Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)
int n = i 等价于 int n = i.intValue();

3： ==和equals比较

• == 比较基本数据类型的时候，比较的是值，引用数据类型比较的是地址（new的对象，==比较永远是false）
• equals：属于Object类的方法，如果我们没有重写过equals方法，那么它就是 ==，但是字符串里面的equals被重写过了，比较的是值

String str1 = "abc";
String str2 = new String("abc");
String str3 = "abc";
String str4 =  "xxx";
String str5 = "abc" + "xxx";
String str6 = s3 + s4;

str1 == str2：false
str1.equals(str2)：true
str1 == str5：false
str1 == str6：false
str5 == str6：false
str5.equals(str6)：true

4： 为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法？

• 比如在HasMap中，put一个值，则先会计算出其hashCode值，得到对应的索引位置，那么可能该索引位置上已经有值了，那么此时就会调用equals方法，比较两个值是不是一样的。所以重写 equals 时必须重写 hashCode 方法

5： String、StringBuffer、StringBuilder

• String是final修饰的，不可变，每次操作都会产生新的String对象
• StringBuffer是线程安全的，StringBuilder线程不安全的
• 性能：StringBuilder > StringBuffer > String，所以经常需要改变字符串内容时使用前面两个效率会更高

6： 重载和重写的区别

• 重载： 发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同，发生在编译时。
• 重写： 发生在父子类中，方法名、参数列表必须相同，返回值范围小于等于父类，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类；如果父类方法访问修饰符为private则子类就不能重写该方法。

7： 接口和抽象类的区别

• 抽象类可以存在普通成员函数，而接口中只能存在public abstract 方法。
• 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的。
• 抽象类只能继承一个，接口可以实现多个。

8： List和Set的区别

• List：有序，按对象进入的顺序保存对象，可重复，允许多个Null元素对象，可以使用Iterator取出所有元素，在逐一遍历，还可以使用get(int index)获取指定下标的元素
• Set：无序，不可重复，最多允许有一个Null元素对象，取元素时只能用Iterator接口取得所有元素，在逐一遍历各个元素

9： ArrayList和LinkedList区别

• Arraylist 底层使用的是 Object 数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构
• LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。
• ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；
• ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响;LinkedList 采用链表存储，所以对于add(E e)方法的插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响

10： continue、break、和 return 的区别是什么？

• 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; ：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