运算符

算术运算符

算术运算符除了最常见的加减乘除，还有一个取余的运算符，用于得到除法运算后的余数，来串代码感受下。

int a = 10;
int b = 5;

System.out.println(a + b);//15
System.out.println(a - b);//5
System.out.println(a * b);//50
System.out.println(a / b);//2
System.out.println(a % b);//0

b = 3;
System.out.println(a + b);//13
System.out.println(a - b);//7
System.out.println(a * b);//30
System.out.println(a / b);//3
System.out.println(a % b);//1

对于初学者来说，加法（+）、减法（-）、**乘法（*）很好理解，但除法（/）和取余（%）**会有一点点疑惑。在以往的认知里，10/3 是除不尽的，结果应该是 3.333333…，而不应该是 3。相应的，余数也不应该是 1。这是为什么呢？

因为数字在程序中可以分为两种，一种是整型，一种是浮点型，整型和整型的运算结果就是整型，不会出现浮点型。否则，就会出现浮点型。

int a = 10;
float c = 3.0f;
double d = 3.0;
System.out.println(a / c); // 3.3333333
System.out.println(a / d); // 3.3333333333333335
System.out.println(a % c); // 1.0
System.out.println(a % d); // 1.0

需要注意的是，当浮点数除以 0 的时候，结果为 Infinity 或者 NaN。

System.out.println(10.0 / 0.0); // Infinity
System.out.println(0.0 / 0.0); // NaN

Infinity 的中文意思是无穷大，NaN 的中文意思是这不是一个数字（Not a Number）。

当整数除以 0 的时候（10 / 0），会抛出异常：

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
  at com.itwanger.eleven.ArithmeticOperator.main(ArithmeticOperator.java:32)

所以整数在进行除法运算时，需要先判断除数是否为 0，以免程序抛出异常。

算术运算符中还有两种特殊的运算符，**自增运算符（++）**和自减运算符（–），它们也叫做一元运算符，只有一个操作数。

int x = 10;
System.out.println(x++);//10 (11)
System.out.println(++x);//12
System.out.println(x--);//12 (11)
System.out.println(--x);//10

一元运算符可以放在数字的前面或者后面，放在前面叫前自增（前自减），放在后面叫后自增（后自减）。

前自增和后自增是有区别的，拿 int y = ++x 这个表达式来说（x = 10），它可以拆分为 x = x+1 = 11; y = x = 11，所以表达式的结果为 x = 11, y = 11。拿 int y = x++ 这个表达式来说（x = 10），它可以拆分为 y = x = 10; x = x+1 = 11，所以表达式的结果为 x = 11, y = 10。

int x = 10;
int y = ++x;
System.out.println(y + " " + x);// 11 11

x = 10;
y = x++;
System.out.println(y + " " + x);// 10 11

关系运算符

关系运算符用来比较两个操作数，返回结果为 true 或者 false。

int a = 10, b = 20;
System.out.println(a == b); // false
System.out.println(a != b); // true
System.out.println(a > b); // false
System.out.println(a < b); // true
System.out.println(a >= b); // false
System.out.println(a <= b); // true

位运算符

在学习位运算符之前，需要先学习一下二进制，因为位运算符操作的不是整型数值（int、long、short、char、byte）本身，而是整型数值对应的二进制。

System.out.println(Integer.toBinaryString(60)); // 111100
System.out.println(Integer.toBinaryString(13)); // 1101

从程序的输出结果可以看得出来，60 的二进制是 0011 1100（用 0 补到 8 位），13 的二进制是 0000 1101。

来看示例：

int a = 60, b = 13;
System.out.println("a 的二进制：" + Integer.toBinaryString(a)); // 111100
System.out.println("b 的二进制：" + Integer.toBinaryString(b)); // 1101

int c = a & b;
System.out.println("a & b：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = a | b;
System.out.println("a | b：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = a ^ b;
System.out.println("a ^ b：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = ~a;
System.out.println("~a：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = a << 2;
System.out.println("a << 2：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = a >> 2;
System.out.println("a >> 2：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

c = a >>> 2;
System.out.println("a >>> 2：" + c + "，二进制是：" + Integer.toBinaryString(c));

对于初学者来说，位运算符无法从直观上去计算出结果，不像加减乘除那样。因为我们日常接触的都是十进制，位运算的时候需要先转成二进制，然后再计算出结果。

鉴于此，初学者在写代码的时候其实很少会用到位运算。对于编程高手来说，为了提高程序的性能，会在一些地方使用位运算。比如说，HashMap 在计算哈希值的时候：

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

按位左移运算符

System.out.println(10<<2);//10*2^2=10*4=40
System.out.println(10<<3);//10*2^3=10*8=80
System.out.println(20<<2);//20*2^2=20*4=80
System.out.println(15<<4);//15*2^4=15*16=240

10<<2 等于 10 乘以 2 的 2 次方；10<<3 等于 10 乘以 2 的 3 次方。

按位右移运算符

System.out.println(10>>2);//10/2^2=10/4=2
System.out.println(20>>2);//20/2^2=20/4=5
System.out.println(20>>3);//20/2^3=20/8=2

10>>2 等于 10 除以 2 的 2 次方；20>>2 等于 20 除以 2 的 2 次方。

逻辑运算符

逻辑与运算符（&&）：多个条件中只要有一个为 false 结果就为 false。

逻辑或运算符（||）：多个条件只要有一个为 true 结果就为 true。

int a=10;
int b=5;
int c=20;
System.out.println(a<b&&a<c);//false && true = false

System.out.println(a>b||a<c);//true || true = true

逻辑非运算符（!）：用来反转条件的结果，如果条件为 true，则逻辑非运算符将得到 false。

单逻辑与运算符（&）：很少用，因为不管第一个条件为 true 还是 false，依然会检查第二个。

单逻辑或运算符（|）：也会检查第二个条件。

也就是说，& 和 | 性能不如 && 和 ||，但用法一样：

int a=10;
int b=5;
int c=20;
System.out.println(a<b&a<c);//false & true = false

System.out.println(a>b|a<c);//true | true = true

赋值运算符

赋值操作符恐怕是 Java 中使用最频繁的操作符了，它就是把操作符右侧的值赋值给左侧的变量。来看示例：

int a=10;
int b=20;
a+=4;//a=a+4 (a=10+4)
b-=4;//b=b-4 (b=20-4)
System.out.println(a);
System.out.println(b);

进行数值的赋值时，需要小点心:

short a = 10;
short b = 10;
//a+=b;//a=a+b internally so fine
a = (short)(a + b);
System.out.println(a);

除此之外，还会有边界问题，比如说，两个非常大的 int 相乘，结果可能就超出了 int 的范围：

int a = Integer.MAX_VALUE;
int b = 10000;
int c = a * b;
System.out.println(c); // -10000

三元运算符

三元运算符用于替代 if-else，可以使用一行代码完成条件判断的要求。来看示例：

int a=2;
int b=5;
int min=(a<b)?a:b;
System.out.println(min);