前言

如果你經(jīng)常把 && 和 &、|| 和 | 記混，這篇從“條件判斷”和“二進(jìn)制位處理”兩個(gè)場(chǎng)景切開講，順著示例看會(huì)輕松很多。

一、先問一句：你在判斷條件，還是在處理二進(jìn)制位？

&&、||、&、| 長(zhǎng)得太像，所以最容易被混在一起記。真正的分界不是“一個(gè)符號(hào)還是兩個(gè)符號(hào)”，而是你現(xiàn)在想做什么：

• 如果是在 if、while 里組合條件，通常要的是短路邏輯：&&、||。
• 如果是在 boolean 表達(dá)式里強(qiáng)制兩邊都執(zhí)行，才會(huì)用非短路布爾運(yùn)算：&、|、^。
• 如果操作的是整數(shù)、標(biāo)志位、掩碼、哈希、權(quán)限位，才是在做按位運(yùn)算：&、|、^、~、<<、>>、>>>。

同一個(gè)符號(hào)在不同操作數(shù)類型下，含義會(huì)變：

這里的“整數(shù)類型”包括 byte、short、char、int、long。其中 byte、short、char 參與位運(yùn)算時(shí)會(huì)先提升成 int。

二、&&和||：短路的意義是“右邊可能不執(zhí)行”

&& 是短路邏輯與：左邊已經(jīng)是 false 時(shí)，整個(gè)表達(dá)式一定是 false，右邊不會(huì)再算。

示例代碼（Java）：短路與避免空指針

String s = null;

System.out.println(s != null && s.length() > 0); // false

這段代碼不會(huì)拋空指針異常，因?yàn)?s != null 已經(jīng)是 false，s.length() 根本不會(huì)執(zhí)行。

|| 是短路邏輯或：左邊已經(jīng)是 true 時(shí)，整個(gè)表達(dá)式一定是 true，右邊不會(huì)再算。

示例代碼（Java）：短路或跳過右側(cè)判斷

int score = 95;

if (score >= 90 || score == 100) {
    System.out.println("excellent");
}

這里 score >= 90 已經(jīng)為 true，后面的 score == 100 不需要再判斷。短路不是語(yǔ)法小優(yōu)化，而是很多保護(hù)性寫法成立的原因。

常見寫法：

示例代碼（Java）：常見保護(hù)性判斷

if (user != null && user.isActive()) {
    // 先防 null，再訪問對(duì)象方法
}

if (list == null || list.isEmpty()) {
    // list 為 null 時(shí)，不會(huì)繼續(xù)調(diào)用 isEmpty()
}

判斷條件時(shí)，默認(rèn)選擇 &&、||。這不是因?yàn)樗鼈?ldquo;更高級(jí)”，而是它們更符合條件判斷的預(yù)期：前面的條件已經(jīng)能決定結(jié)果時(shí)，后面的條件就不應(yīng)該再制造副作用或異常。

三、&和|放在 boolean 上：能用，但不短路

&、| 不只屬于位運(yùn)算。它們也可以作用在 boolean 上：

示例代碼（Java）：boolean 上的非短路運(yùn)算

boolean a = false;
boolean b = true;

System.out.println(a & b); // false
System.out.println(a | b); // true

結(jié)果看起來和 &&、|| 很像，但執(zhí)行過程不一樣：&、| 會(huì)把左右兩邊都算完。

示例代碼（Java）：?jiǎn)蝹€(gè) & 不會(huì)短路

String s = null;

System.out.println(s != null & s.length() > 0);

這段代碼會(huì)拋 NullPointerException。雖然左邊 s != null 是 false，但單個(gè) & 不短路，右邊的 s.length() 仍然會(huì)執(zhí)行。

| 也一樣：

示例代碼（Java）：| 會(huì)執(zhí)行右側(cè)方法

static boolean logAndReturnTrue() {
    System.out.println("right side executed");
    return true;
}

public static void main(String[] args) {
    boolean left = true;

    System.out.println(left || logAndReturnTrue()); // 右邊不執(zhí)行
    System.out.println(left | logAndReturnTrue());  // 右邊會(huì)執(zhí)行
}

所以在普通條件判斷里，看到單個(gè) &、| 要先警惕：它可能不是作者想要的短路邏輯。

^ 放在 boolean 上表示邏輯異或：左右剛好一個(gè)為 true，結(jié)果才是 true。

示例代碼（Java）：boolean 異或

System.out.println(true ^ false); // true
System.out.println(true ^ true);  // false

它也不會(huì)短路，因?yàn)楫惢虮仨氈雷笥覂蛇叺闹挡拍芘袛?ldquo;是否不同”。

四、&、|、^、~放在整數(shù)上：逐位計(jì)算

位運(yùn)算不是在比較“整個(gè)數(shù)真不真”，而是在比較每一位二進(jìn)制。

1. 按位與&

對(duì)應(yīng)位都為 1，結(jié)果位才是 1。

示例代碼（Java）：按位與

System.out.println(3 & 5); // 1

二進(jìn)制過程（text）：3 & 5 的逐位結(jié)果

3  -> 0011
5  -> 0101
&     0001  -> 1

常見用途是檢查某一位是否存在：

示例代碼（Java）：用掩碼檢查權(quán)限位

int READ = 1;      // 0001
int WRITE = 1 << 1; // 0010

int permission = READ | WRITE;

boolean canRead = (permission & READ) != 0;

注意括號(hào)不能省。!= 的優(yōu)先級(jí)高于 &，如果寫成 permission & READ != 0，會(huì)先算 READ != 0，表達(dá)式就變成 int & boolean，直接編譯失敗。

2. 按位或|

對(duì)應(yīng)位只要有一個(gè)是 1，結(jié)果位就是 1。

示例代碼（Java）：按位或

System.out.println(6 | 2); // 6

二進(jìn)制過程（text）：6 | 2 的逐位結(jié)果

6  -> 0110
2  -> 0010
|     0110  -> 6

常見用途是合并標(biāo)志位：

示例代碼（Java）：合并多個(gè)標(biāo)志位

int READ = 1;       // 0001
int WRITE = 1 << 1; // 0010
int EXEC = 1 << 2;  // 0100

int permission = READ | WRITE; // 同時(shí)擁有 READ 和 WRITE
permission = permission | EXEC;

3. 按位異或^

對(duì)應(yīng)位不同，結(jié)果位才是 1。

示例代碼（Java）：按位異或

System.out.println(5 ^ 9); // 12

二進(jìn)制過程（text）：5 ^ 9 的逐位結(jié)果

5  -> 0101
9  -> 1001
^     1100  -> 12

異或常見于“切換某一位”的場(chǎng)景：同一位異或 1 會(huì)翻轉(zhuǎn)，異或 0 會(huì)保持不變。

示例代碼（Java）：用異或切換某一位

int flag = 0b0101;
int mask = 0b0001;

System.out.println(flag ^ mask); // 0b0100

4. 按位取反~

~ 會(huì)把每一位都翻轉(zhuǎn)，0 變 1，1 變 0。

示例代碼（Java）：按位取反

System.out.println(~5); // -6

這個(gè)結(jié)果看起來反直覺，是因?yàn)?Java 的 int 使用 32 位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。對(duì)任意 int x，都有：

規(guī)律說明（text）：按位取反和負(fù)數(shù)的關(guān)系

~x == -x - 1

所以 ~5 等于 -6。

五、移位運(yùn)算：移動(dòng)的是二進(jìn)制位

移位運(yùn)算只用于整數(shù)類型。

左移常能看成乘以 2 的若干次方：

示例代碼（Java）：左移兩位

System.out.println(5 << 2); // 20

二進(jìn)制過程（text）：左移后的位變化

0000 0101  ->  0001 0100

右移要更謹(jǐn)慎。對(duì)非負(fù)數(shù)，>> n 通常像除以 2^n：

示例代碼（Java）：非負(fù)數(shù)右移

System.out.println(15 >> 2); // 3

但對(duì)負(fù)數(shù)，不要簡(jiǎn)單等同于 /。Java 的整數(shù)除法向 0 截?cái)?，?>> 會(huì)保留符號(hào)位：

示例代碼（Java）：負(fù)數(shù)右移和整數(shù)除法的差異

System.out.println(-5 / 2);  // -2
System.out.println(-5 >> 1); // -3

>>> 不保留符號(hào)位，左側(cè)永遠(yuǎn)補(bǔ) 0。因此負(fù)數(shù)無(wú)符號(hào)右移后，常會(huì)變成很大的正數(shù)：

示例代碼（Java）：有符號(hào)右移和無(wú)符號(hào)右移

System.out.println(-6 >> 3);  // -1
System.out.println(-6 >>> 3); // 536870911

初學(xué)階段不要為了“看起來更底層”而用移位替代乘除。只有在處理掩碼、哈希、編碼、底層協(xié)議、集合源碼這類明確依賴二進(jìn)制布局的場(chǎng)景里，移位才是自然表達(dá)。

六、優(yōu)先級(jí)：能加括號(hào)就別考驗(yàn)讀者

邏輯運(yùn)算和位運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)大致可以記成：

優(yōu)先級(jí)速查（text）：邏輯與位運(yùn)算從高到低

~、!                  // 一元運(yùn)算，優(yōu)先級(jí)高
<<、>>、>>>            // 移位
<、<=、>、>=           // 關(guān)系比較
==、!=                // 相等比較
&                     // 按位與 / 非短路邏輯與
^                     // 異或
|                     // 按位或 / 非短路邏輯或
&&                    // 短路邏輯與
||                    // 短路邏輯或

這能解釋一些表達(dá)式為什么能按預(yù)期運(yùn)行：

示例代碼（Java）：不寫括號(hào)時(shí)的表達(dá)式

boolean result = x < y && !z;

它等價(jià)于：

示例代碼（Java）：加括號(hào)后的等價(jià)表達(dá)式

boolean result = (x < y) && (!z);

但工程代碼里，不建議把優(yōu)先級(jí)當(dāng)成炫技空間。尤其是位運(yùn)算和比較混在一起時(shí)，括號(hào)會(huì)讓語(yǔ)義清楚很多：

示例代碼（Java）：位運(yùn)算和比較混用時(shí)加括號(hào)

boolean hasRead = (permission & READ) != 0;
int combined = READ | WRITE | EXEC;
int thirdBit = value & (1 << 2);

判斷規(guī)則很簡(jiǎn)單：如果讀者需要停下來回憶優(yōu)先級(jí)表，括號(hào)就應(yīng)該出現(xiàn)。

七、實(shí)戰(zhàn)判斷口訣

遇到 &&、||、&、|、^、~、移位運(yùn)算時(shí)，可以按這幾個(gè)問題判斷：

1. 是不是條件判斷？
   • 是：優(yōu)先使用 &&、||。
2. 右邊是否可能有空指針、數(shù)組越界、方法副作用？
   • 是：更要使用短路邏輯。
3. 操作數(shù)是不是整數(shù)，而且你關(guān)心的是二進(jìn)制的某一位？
   • 是：使用位運(yùn)算。
4. 是不是要表示權(quán)限、狀態(tài)、掩碼、哈希擾動(dòng)、編碼解碼？
   • 是：位運(yùn)算可能合適。
5. 只是想把兩個(gè) boolean 條件連起來？
   • 不要隨手寫單個(gè) &、|。

最容易記錯(cuò)的一句話是：

記憶口訣（text）：一句話區(qū)分短路邏輯和位運(yùn)算

短路邏輯看“要不要繼續(xù)算”，位運(yùn)算看“每一位怎么算”。

&&、|| 解決的是控制流問題；&、|、^、~、<<、>>、>>> 解決的是二進(jìn)制表示問題。把這個(gè)邊界立住，空指針保護(hù)、條件副作用、權(quán)限掩碼和移位計(jì)算就不會(huì)混成一團(tuán)。

到此這篇關(guān)于Java運(yùn)算符易混點(diǎn)之&&、||、&、|與 到底差在哪的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java運(yùn)算符&&、||、&、|與位運(yùn)算內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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