运算符

运算符是一些特殊的符号，主要用于数学函数、一些类型的赋值语句和逻辑比较。Java 中提供了丰富的运算符，如赋值运算符、算术运算符、比较运算符等。

赋值运算符

赋值运算符用于给变量赋值，将右边的值赋给左边的变量。赋值运算符使用 = 表示。

int a = 10;
int b = 20;
a = b;

int c = d = e = 30;

算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算，如加、减、乘、除等。Java 中的算术运算符包括加法运算符 +、减法运算符 -、乘法运算符 *、除法运算符 /、取模（取余）运算符 %。

表 Java 算数运算符

int a = 10;
int b = 20;

int c = a + b;
int d = a - b;
int e = a * b;
int f = a / b;
int g = a % b;

自增和自减运算符

自增运算符 ++ 和自减运算符 -- 是一种特殊的算术运算符，用于增加或减少变量的值。自增运算符 ++ 用于将变量的值加 1，自减运算符 -- 用于将变量的值减 1。

++a 或 --a // 表示在使用变量 a 之前，先将 a 的值加 1 或减 1
a++ 或 a-- // 表示在使用变量 a 之后，再将 a 的值加 1 或减 1

比较运算符

比较运算符用于变量之间、变量和自变量之间及其他类型的信息之间的比较。比较运算符的结果类型是 boolean 类型。当比较运算符的条件成立时，返回 true；否则，返回 false。

表 Java 比较运算符

int a = 10;
int b = 20;

boolean c = a > b;
boolean d = a < b;
boolean e = a >= b;
boolean f = a <= b;
boolean g = a == b;
boolean h = a != b;

逻辑运算符

逻辑运算符用于连接两个或多个条件，以产生逻辑结果。逻辑运算符的结果类型是 boolean 类型。逻辑运算符包括逻辑与 &&、逻辑或 ||、逻辑非 !。

表 Java 逻辑运算符

短路与运算符 &&

当且仅当两个操作数均为 true 时，结果才为 true。若左侧表达式为 false，右侧表达式不会执行（短路特性）。

boolean result = (a > 0) && (b < 20); // 若 a <= 0，右侧不计算

短路或运算符 ||

只要有一个操作数为 true，结果即为 true。若左侧表达式为 true，右侧表达式不会执行（短路特性）。

boolean result = (a < 0) || (b > 5); // 若 a < 0 为 true，右侧不计算

逻辑非运算符 !

对布尔值取反。

boolean result = !(a == 5); // a 等于 5 时为 false，否则为 true

非短路与运算符 &

与 && 类似，但无论左侧结果如何，右侧都会执行。当操作数为布尔类型时作为逻辑运算符，整数类型时作为位运算符。

boolean result = (a < 0) & (b++ > 5); // 即使 a >= 0，b++ 仍会执行

非短路或运算符 |

与 || 类似，但无论左侧结果如何，右侧都会执行。同样区分布尔逻辑运算和整数位运算。

boolean result = (a > 0) | (b++ < 5); // 即使 a > 0 为 true，b++ 仍执行

逻辑异或运算符 ^

当两个操作数不同（一个 true，一个 false）时结果为 true，否则为 false。

boolean result = (a > 0) ^ (b < 5); // 仅一者为 true 时结果为 true

示例代码

int a = 5, b = 10;

// 短路与
boolean result1 = (a > 0) && (b < 20); // true，右侧不计算（若 a <= 0）

// 非短路与
boolean result2 = (a < 0) & (b++ > 5); // false，但 b 仍递增至 11

// 短路或
boolean result3 = (a > 0) || (b < 5); // true，右侧不计算

// 逻辑异或
boolean result4 = (a > 0) ^ (b < 5); // true ^ false → true

位运算符

位运算符用于对整数类型的数据（如 int、long、short、byte 和 char）的二进制位进行操作。位运算符直接操作数据的二进制表示，因此在某些情况下可以提供高效的运算。

按位与（&）

对两个操作数的每一位进行与操作，只有当两个对应的位都为 1 时，结果位才为 1，否则为 0。

int a = 5;  // 二进制: 0101
int b = 3;  // 二进制: 0011
int result = a & b;  // 结果: 0001 (十进制 1)

按位或（|）

对两个操作数的每一位进行或操作，只要两个对应的位中有一个为 1，结果位就为 1，否则为 0。

int a = 5;  // 二进制: 0101
int b = 3;  // 二进制: 0011
int result = a | b;  // 结果: 0111 (十进制 7)

图 5&-4的运算过程

图 3|6的运算过程

按位异或（^）

对两个操作数的每一位进行异或操作，当两个对应的位不同时，结果位为 1，否则为 0。

int a = 5;  // 二进制: 0101
int b = 3;  // 二进制: 0011
int result = a ^ b;  // 结果: 0110 (十进制 6)

图 ～7的运算过程

图 10^3的运算过程

按位取反（~）

对操作数的每一位进行取反操作，即 0 变为 1，1 变为 0。

int a = 5;  // 二进制: 0101
int result = ~a;  // 结果: 11111111111111111111111111111010 (十进制 -6)

移位操作

Java 中的移位操作符用于对操作数的二进制位进行左移或右移操作。

移位操作相当于对操作数进行乘法或除法运算，左移一位相当于乘以 2，右移一位相当于除以 2。例如，a << 1 相当于 a * 2，a >> 2 相当于 a / 4。

移位操作符适用的数据类型有：byte、short、char、int 和 long。

在 Java 中有以下三种移位操作符：

• 左移（<<）：将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右边空出的位用 0 填充。

  int a = 5;  // 二进制: 0101
  int result = a << 1;  // 结果: 1010 (十进制 10)

• 右移（>>）：将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左边空出的位用符号位填充（正数用 0，负数用 1）。

  int a = 5;  // 二进制: 0101
  int result = a >> 1;  // 结果: 0010 (十进制 2)

  

  图 右移操作

• 无符号右移（>>>）：将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左边空出的位用 0 填充，不考虑符号位。

  int a = -5;  // 二进制: 11111111111111111111111111111011
  int result = a >>> 1;  // 结果: 01111111111111111111111111111101 (十进制 2147483645)

三元运算符

Java 中的三元运算符是一种简洁的条件表达式，格式为：

条件 ? 表达式1 : 表达式2

• 条件：布尔表达式，结果为 true 或 false。
• 表达式1：条件为 true 时执行。
• 表达式2：条件为 false 时执行。

示例：

int a = 10;
int b = 20;
int max = (a > b) ? a : b; // 如果 a > b，max 为 a，否则为 b
System.out.println("最大值: " + max); // 输出 20

特点：

• 简洁：替代简单的 if-else 语句。
• 返回值：必须返回一个值，且 表达式1 和 表达式2 的类型应兼容。

运算符优先级

Java 中的表达式就是使用运算符连接起来的符合 Java 规则的式子。运算符的优先级决定了表达式中运算执行的先后顺序。通常优先级由高到低的顺序依次是：

• 增量和减量运算。
• 算数运算
• 比较运算
• 逻辑运算
• 赋值运算

如果两个运算由相同的优先级，那么左边的表达式要比右边的表达式先被处理。

表 运算符优先级