【JavaSE】JavaSE之运算符详解

一.什么是运算符

计算机的最基本的用途之一就是执行数学运算，和数学一样，比如+ 和 < 等就是运算符，即：对操作数进行操作时的符号，不同运算符操作的含义不同。作为一门计算机语言，Java提供了一套丰富的运算符来操纵变量。Java中运算符可分为以下：算术运算符(+ - * /)、关系运算符(< > ==)、逻辑运算符、位运算符、移位运算符以及条件运算符等。

二.算术运算符

1. 基本四则运算符：加减乘除模(+ - * / %)
   
   在Java中，被除数不能为0。Java里面 把程序在运行(编译)的过程当中，产生的不正常的行为，叫做异常！！！(有很多种异常)
   例如下面：
   
   
   此处展示了算术异常，被除数不能为0
   注意：
   1.都是二元运算符，使用时必须要有左右两个操作数
   2.int / int 结果还是int类型，而且会向下取整(如若得数是小数，想接收它，那么可以创建一个double类型的变量来接收它)
   3.做除法和取模时，右操作数不能为0(也就是被除数不能为0)
   4.% 不仅可以对整形取模，也可以对double类型取模，但是没有意义，一般都是对整形取模的
   5.两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升
2. 增量运算符 *+= -= = %=
   该种类型运算符操作完成后，会将操纵的结果赋值给左操作数。
   
   注意：
   1.只有变量才能使用该运算符，常量不能使用。
   2.此操作符还有一重要特点，就是在计算的过程中自动进行强制类型转换了，在进行不同类型之间的计算时，可以不需要我们转换，但是换成一般的计算式就需要强制类型转换。
   3.自增/自减运算符 ++ –
   ++是给变量的值+1，–是给变量的值-1。
   
   此处代码展示了后置++和前置++的区别，后置–和前置–也是一样，所以就不用列举那么多代码。
   注意：
   1.如果单独使用，【前置++】和【后置++】没有任何区别
   2.如果混合使用，【前置++】先+1，然后使用变量+1之后的值，【后置++】先使用变量原来的值，表达式结束时给变量+1
   3.只有变量才能使用自增/自减运算符，常量不能使用，因为常量不允许被修改

三.关系运算符

关系运算符主要有六个: == != < > <= >= ，其计算结果是 true 或者 false 。

此处判断符号和数学没什么差别，判断结果只有两种( true 或者 false )
注意：
1.当需要多次判断时，不能连着写，比如：3 < a < 5，Java程序与数学中是有区别的

四.逻辑运算符(重点)

逻辑运算符主要有三个: && || ! ，运算结果都是 boolean类型。

1. 逻辑与 ：&&（短路与）
   语法规则：表达式1 && 表达式2，左右表达式必须是boolean类型的结果。
   
   值得注意的是两边都得是布尔表达式！！！当第一个布尔表达式是假的时候，后面的布尔表达式就不会执行了。且两个表达式都为真，结果才是真，只要有一个是假，结果就是假。
   代码演示：
   
2. 逻辑或： ||（短路或）
   语法规则：表达式1 || 表达式2，左右表达式必须是boolean类型的结果。
   只要布尔表达式有一个为真，那整个表达式就为真。布尔表达式1为真则不执行布尔表达式2，布尔表达式1为假则会继续执行布尔表达式2。
   代码演示：
   
3. 逻辑非 !
   语法规则：! 布尔表达式（一定是布尔表达式）
   真变假，假变真。
   
   代码演示：
   
4. 短路求值
   && 和 || 遵守短路求值的规则.
   
   我们都知道, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常. 但是上面的代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值.（此处展示了他们俩的短路求值规则）
   注意:
   1.对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式结果一定是 false, 无需计算右侧表达式.
   2.对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式结果一定是 true, 无需计算右侧表达式.
   3.& 和 | 如果表达式结果为 boolean 时, 也表示逻辑运算. 但与 && || 相比, 它们不支持短路求值（这两个表达式不是布尔表达式，那么他们代表的就是位运算）

五.位运算符

Java 中数据存储的最小单位是字节，而数据操作的最小单位是比特位. 字节是最小的存储单位，每个字节是由8个二进制比特位组成的，多个字节组合在一起可以表示各种不同的数据。
此处介绍一下储存单位大小：
bit byte kb mb gb tb pb
在这些单位里面，只有比特位(bit)和字节(byte)之间的进制是8，其余俩俩之间进制都是1024，按照我给的排名储存单位从小到大。
位运算符主要有四个: & | ~ ^ ，除 ~ 是一元运算符外，其余都是二元运算符。
位操作表示 按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算

1. 按位与 &: 如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0.
   展示例子：
   
   进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100。计算过程如下：
   

2. 按位或 |: 如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1.
   展示例子：
   
   进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100。计算过程如下：
   
   注意:
   当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算.

3. 按位异或 ^: 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1.
   展示例子：
   
   0x1是十六进制表示116^0 = 1,0x2是十六进制表示216^0 = 2。所以根据按位异或的结果，相同为0，相异为1，算出来二进制最后两位都为一，所以等于三。

4. 按位取反 ~: 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0.
   展示例子：
   
   输出结果：
   
   注意:
   1.0x 前缀的数字为 十六进制 数字. 十六进制可以看成是二进制的简化表示方式. 一个十六进制数字对应 4 个二进制位.
   2.0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
   3.printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
   4.\n 表示换行符

六.移位运算(了解)

移位运算符有三个: << >> >>> ，都是二元运算符，且都是按照二进制比特位来运算的。

1. 左移 <<: 最左侧位不要了, 最右侧补 0.
   展示例子：
   
   可以看出来左移相当于乘法
   注意：向左移位时，丢弃的是符号位，因此正数左移可能会变成负数。
2. 右移 >>: 最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)
   展示例子：
   
   可以看出来右移相当于除法 右移补的是符号位
   注意：负数右移的话，结果是偏向小的整数结果，和除法此处有点略微不同。
3. 无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0.
   展示例子：
   
   可以看出来不管你是正数还是负数 统统补0
   注意：没有无符号左移，最右边没有符号位，所以此处注意！！
   总结：
   1 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
   2.右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
   3.由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
   4.移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

七.条件运算符

条件运算符只有一个 : 表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
如果表达式1为真，那么执行表达式2，否则执行表达式3。
执行结果：当 表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为 表达式2 的值;当 表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为 表达式3 的值。要么返回表达式2的结果，要么返回表达式3的结果，所以此处必须定义一个变量来接收它。
这是 Java 中唯一的一个 三目运算符, 是条件判断语句的简化写法
注意：

1. 表达式2和表达式3的结果要是同类型的，除非能发生类型隐式类型转换
2. 表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用。(相当于定义一个变量去接收它)

八.运算符的优先级

在一条表达式中，各个运算符可以混合起来进行运算，但是运算符的优先级不同，比如：* 和 / 的优先级要高于 + 和- ，有些情况下稍不注意，可能就会造成很大的麻烦
注意：
运算符之间是有优先级的. 具体的规则我们不必记忆. 在可能存在歧义的代码中加上括号即可
此处优先级我们不做多的了解，和一般数学计算差不多，能了解即可。

JavaSE的运算符就到此为止了，有没有觉得很简单呢，期望大家能和我一起进步，打牢基础知识，向更高的山峰攀登吧！！！