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位运算基础（Java / Android 复习用）
一句话定义
位运算是按二进制每一位独立运算（与、或、异或、取反、移位），用来在一个 int/long 里打包多个开关（标志位）、用掩码筛字段、或做快速乘除 2 的幂。
可运行 Demo：bitwise-operators-demo · BitwiseOperatorsBasicsDemo.java
核心模型：一个 int = 32 个独立开关
文档里的 READ / WRITE / EXEC 是教学用的 rwx 假名；Android 里的 Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 等是同一套机制的真实常量：
- 每个标志只占一位（二进制里只有一个
1，如...0010） - 用
|合并多个标志（addFlags） - 用
&查询是否包含某位（hasFlags底层） - 用
|=/&= ~打开 / 关闭某位（addFlags/clearFlags） - 用
^=翻转某位（开变关、关变开；不是「属于」）
为什么用 1 << n，不直接写 1、2、3？
| 写法 | 十进制 | 二进制（低 4 位示意） | 问题 |
|---|---|---|---|
READ = 1<<0 | 1 | 0001 | 只占第 0 位 ✓ |
WRITE = 1<<1 | 2 | 0010 | 只占第 1 位 ✓ |
EXEC = 1<<2 | 4 | 0100 | 只占第 2 位 ✓ |
若错写 EXEC = 3 | 3 | 0011 | 同时占第 0、1 位，无法当独立 EXEC 开关 ✗ |
1 << n 的优势：一眼看出第几位是开关；数值上 READ/WRITE 碰巧是 1、2，但第三位必须是 4 而不是 3。Android 源码同样写 1 << 28，而不是死记 0x10000000（二者等价）。
为什么要学
| 优势 | 说明 |
|---|---|
| 快 | 常数时间、无分支，CPU 直接做位操作 |
| 省内存 | 一个 int 可塞 32 个布尔标志 |
| 表达力强 | 掩码、权限、协议字段、hash 拌位都靠它 |
| 劣势 | 说明 |
|---|---|
| 可读性差 | flags & MASK 不如命名良好的 API 直观 |
| 易写错 | 优先级、符号位、>> vs >>> 搞混就翻车 |
| 调试难 | 要会看二进制/十六进制才舒服 |
符号速查（含「记什么」）
| 符号 | 名称 | 规则（单 bit） | 工程里常干什么 | 记忆口诀 |
|---|---|---|---|---|
& | 按位与 | 都是 1 才 1 | 查有没有（掩码筛位） | 筛子 |
| | 按位或 | 有 1 就 1 | 合并 / 打开标志 | 开位 |
^ | 按位异或 | 相同 0，不同 1 | 翻转某几位（toggle） | 翻位 |
~ | 按位非 | 0↔1 全翻转 | 配合 & 关掉某位 | 取反掩码 |
<< | 左移 | 右补 0 | 乘 2^n；1<<n 造标志位 | 左移乘 2 |
>> | 有符号右移 | 负数左补 1 | 带符号 ÷ 2 | 右移除 2（有符号） |
>>> | 无符号右移 | 左补 0 | 高位「挪」到低位参与计算 | 无符号右移 |
标志位四操作（Android Intent 底层同一套）：
| 意图 | 写法 | Android API |
|---|---|---|
| 有没有 | (flags & MASK) != 0 | 判 getFlags() / 权限位 |
| 打开 | flags |= MASK | addFlags(...) |
| 关闭 | flags &= ~MASK | clearFlags(...) |
| 翻转 | flags ^= MASK | 少见直接 API；开关 UI 状态 |
注意：^ 是翻转（0→1、1→0），不是「属于」。「属于 / 包含」只用 &。
Android 高频用例：Intent FLAG（建议对照记忆）
下面与文档/demo 里的 READ | WRITE 完全同构，只是名字换成系统常量、位号更大：
java
// 源码概念：每个 FLAG 只占 int 中的一位（此处省略高位 0）
// FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP = 1 << 26 → 第 26 位为 1
// FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK = 1 << 28 → 第 28 位为 1
// FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP = 1 << 29 → 第 29 位为 1
intent.addFlags(
Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP
);
// 等价于：把两个开关位都设为 1，其它位不动
int flags = intent.getFlags();
boolean hasNewTask = (flags & Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0;
// 等价于 READ 例子里的 (flags & READ) != 0
intent.clearFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
// 底层等价于 flags &= ~FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK| 教学例子 | Android 真实例子 | 操作 |
|---|---|---|
READ = 1<<0 | FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK = 1<<28 | 各占一位 |
flags |= READ | addFlags(NEW_TASK) | 打开 |
(flags & READ) != 0 | (flags & NEW_TASK) != 0 | 有没有 |
flags &= ~READ | clearFlags(NEW_TASK) | 关闭 |
READ | WRITE | NEW_TASK | CLEAR_TOP | 合并多个 |
其它 Android 里仍会碰到的位运算（知道场景即可，不必背常量值）：
| 场景 | 典型写法 | 频率 |
|---|---|---|
| 颜色 ARGB 打包 | (alpha << 24) | (red << 16) | (green << 8) | blue | 高（自定义绘制、协议） |
WindowManager.LayoutParams.flags | 同 Intent：或运算合并标志、与运算查询 | 中（悬浮窗、全屏等） |
MeasureSpec 打包宽高与 mode | size & MODE_MASK、size | MODE | 中（读 View 测量源码） |
| HashMap 下标 / 对齐 | index & (capacity - 1) | 中（见集合专题） |
| hash 拌位 | h ^ (h >>> 16) | 中（集合专题） |
View.VISIBLE / INVISIBLE / GONE 是互斥枚举值（0、4、8），一般不用 | 组合，不要和 FLAG 位图混淆。
Flutter 对照（浅）
Flutter 路由层多用 MaterialPageRoute(fullscreenDialog: true)、go_router 路径等 bool / enum，日常很少手写 int 位标志——类型安全、可读性优先。
仍会遇到同一套位运算的时机：
- 插件 / 嵌入层：
MainActivity、Platform Channel里startActivity仍addFlags(Intent.FLAG_...)，与上文 Android 一致。 - Dart 语法：
&、|、^、<<、>>与 Java 相同；自定义协议、FFI 结构体、能力位图时会写const mask = 1 << 3。 - 思想对照：
Semantics(button: true, enabled: true)是多个独立能力组合，只是用多个字段而非一个int。
& 按位与 — 掩码筛子
比喻：32 个开关里，掩码标出「我只关心这几格」，value & mask 把其它位清零。
java
int READ = 1 << 0; // ...0001
int WRITE = 1 << 1; // ...0010
int flags = READ | WRITE; // ...0011 → 十进制 3
boolean canRead = (flags & READ) != 0; // 有没有 READ
int lowNibble = value & 0x0F; // 只保留低 4 位单 bit 标志用 (flags & MASK) != 0；若 MASK 占多个 bit 且要求「这几位全开」，用 (flags & MASK) == MASK。
|、^、~ — 开、翻、关
java
flags |= READ; // 打开：该位强行变 1（已是 1 仍保持 1）
flags &= ~READ; // 关闭：~READ 除 READ 位外全 1，& 后清掉 READ 位
flags ^= TOGGLE_BIT; // 翻转：该位 0→1、1→0；再 ^= 一次恢复原状| 运算符 | 对 mask 为 1 的位 | 常见误用 |
|---|---|---|
|= | 一律设为 1 | 想「关掉」却用了 |= |
^= | 0↔1 切换 | 想「有没有」却用了 ^ |
& | 筛出关心的位 | 与 && 混用判标志 |
^ 性质：a ^ a = 0，a ^ 0 = a — 面试可能考无临时变量交换；工程里标志位以外少见。
移位：<< / >> / >>>
| 表达式 | 结果直觉 |
|---|---|
1 << 3 | 8（只在第 3 位为 1） |
5 << 2 | 20（5×4；溢出按类型截断） |
-1 >> 1 | 仍是 -1（符号位填充） |
-1 >>> 1 | 268435455（0x0FFFFFFF；高位补 0） |
何时用哪个：带符号整数「除以 2」用 >>；要把高位无符号地参与低位计算（hash 拌位、无符号语义）用 >>>。日常业务代码里 >> / >>> 不如 &、|= 常见。
记什么、不记什么
建议熟练（面试 + 读源码高频）：
- 标志位四操作：
& != 0查、|=开、&= ~关、^=翻（并分清^不是「属于」） 1 << n造标志位；合并用|；不要把独立标志写成 1、2、3（第三位应是 4）&vs&&：&不短路；判标志只用&index & (size - 1)在size为 2 的幂时等价% size（HashMap 前提）- ARGB 打包与
Intent.addFlags的「每位一开关」模型
知道即可（用到再查常量表）：
- 各
FLAG_ACTIVITY_*的具体位号与十六进制值 -1 >> nvs-1 >>> n的精确数值MeasureSpec、Window flag 的具体常量^交换变量等技巧题
Flutter 侧：记「Dart 运算符同 Java + 插件里仍是 Android FLAG」即可；路由层不必强行记位标志。
和后续专题的关系
- HashMap 下标、扩容 rehash → map-concurrency-compare
- CAS / Atomic* → CAS 与无锁原子基础
复习检查题
&和&&有什么区别？答：
&是按位与（对int/long等逐位运算）；用在boolean上时是逻辑与，但两侧都会求值，不短路。&&只能用于boolean，是逻辑与且短路：左为false时不再算右侧。整数之间不能用&&；判标志位用(flags & READ) != 0，不是flags && READ。-1 >> 4和-1 >>> 4为何不同？答：
int的-1二进制为 32 个1。>>有符号右移，高位补符号位1，结果仍是-1。>>>无符号右移，高位补0，低 28 位为1，结果是268435455（0x0FFFFFFF）。集合 hash 拌位用>>>，就是要避免符号位干扰低位。如何用位运算判断
flags是否包含某个标志？与Intent.addFlags有何对应？答：单 bit 标志（如
READ或FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK）写(flags & MASK) != 0表示「有没有」。多 bit 掩码且要求全开时用(flags & MASK) == MASK。打开flags |= MASK↔addFlags；关闭flags &= ~MASK↔clearFlags。翻转用flags ^= MASK（toggle），不是判断包含。为什么说「掩码取低 n 位」要求模数是 2 的幂？
答：当
size = 2^n时，size - 1的二进制是低 n 位全 1，index & (size - 1)等价于index % size，且比取模更快。若size不是 2 的幂，(size - 1)不再是连续低位掩码，按位与的结果不等于取模，下标会算错（HashMap 因此要求容量为 2 的幂）。为什么标志位用
1 << n定义，不能把三个标志写成十进制 1、2、3？答：独立标志要求各占一位。
1、2各占一位，但3的二进制是11，同时占两位，无法表示「单独的第三个标志」。第三位应是1<<2（十进制 4）。AndroidFLAG_*同理：每位独立，用|合并，用&查询。
速记
- 一个
int= 32 个开关；1<<n造开关，|合并，&查询。 &筛位，|开位，^翻位，~取反掩码；&= ~关位。^是翻转，不是「属于」；「属于」只用&。<</>>乘除 2 的幂；无符号语义用>>>。- Android：
addFlags/clearFlags/getFlags & MASK就是这套口诀的 API 皮。