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在平時看各種框架的源碼的過程中，經常會看到一些位移運算，所以作爲一個Java開發者是一定掌握位移運算的。
01 正數位移運算
Java中有三個位移運算：
① <<：左移
② >>：右移
③ >>>：無符號右移
我們直接看一下Demo:
乍一眼看到上面Demo的打印結果，你應該是懵逼的，接下來我來解釋一下這個結果到底是如何運算出來的。
上面的Demo中有“2”和“-2”，這是兩個十進制數，並且是int類型的(java中佔四個字節)，位運算是基於二進制bit來的，所以我們需要將十進制轉換爲二進制之後再進行運算：
2 << 1：十進制“2”轉換成二進制爲“00000000 00000000 00000000 00000010”，再將二進制左移一位，高位丟棄，低位補0，所以結果爲“00000000 00000000 00000000 00000100”，換算成十進制則爲“4”
2 >> 1：十進制“2”轉換成二進制爲“00000000 00000000 00000000 00000010”，再將二進制右移一位，低位丟棄，高位補0，所以結果爲“00000000 00000000 00000000 00000001”，換算成十進制則爲“1”
對於這兩種情況非常好理解，那什麼是無符號右移，以及負數是怎麼運算的呢？
我們先來看-2 << 1與-2 >> 1，這兩個負數的左移與右移操作其實和正數類似，都是先將十進制數轉換成二進制數，再將二進制數進行移動，所以現在的關鍵是負數如何用二進制數進行表示。
02 原碼、反碼、補碼
接下來我們主要介紹十進制數用二進制表示的不同方法，所以爲了簡潔，我們用一個字節，也就是8個bit來表示二進制數。
2.1 原碼
原碼其實是最容易理解的，只不過需要利用二進制中的第一位來表示符號位，0表示正數，1表示負數，所以可以看到，一個數字用二進制原碼錶示的話，取值範圍是-111 1111 ~ +111 1111，換成十進制就是-127 ~ 127。
2.2 反碼
在數學中我們有加減乘除，而對於計算機來說最好只有加法，這樣計算機會更加簡單高效，我們知道在數學中5-3=2，其實可以轉換成5+(-3)=2，這就表示減法可以用加法表示，而乘法是加法的累積，除法是減法的累積，所以在計算機中只要有加法就夠了。
一個數字用原碼錶示是容易理解的，但是需要單獨的一個bit來表示符號位。並且在進行加法時，計算機需要先識別某個二進制原碼是正數還是負數，識別出來之後再進行相應的運算。這樣效率不高，能不能讓計算機在進行運算時不用去管符號位，也就是說讓符號位也參與運算，這就要用到反碼。
正數的反碼和原碼一樣，負數的反碼就是在原碼的基礎上符號位保持不變，其他位取反。
那麼我們來看一下，用反碼直接運算會是什麼情況，我們以5-3舉例。
5 - 3等於5 + (-3)
5-3=5+(-3)=00000101(反碼) +11111100(反碼) =00000001(反碼)=00000001(原碼) =1
這不對呀?!! 5-3=1?，爲什麼差了1？
我們來看一個特殊的運算：
1-1=1+(-1)=00000001(反碼) +11111110(反碼)=11111111(反碼)=10000000(原碼)= -0
我們來看一個特殊的運算：
0+0=00000000(反碼) +00000000(反碼)=00000000(反碼)=00000000(原碼)=0
我們可以看到1000 0000表示-0，0000 0000表示0，雖然-0和0是一樣的，但是在用原碼和反碼錶示時是不同的，我們可以理解爲在用一個字節表示數字取值範圍時，這些數字中多了一個-0，所以導致我們在用反碼直接運算時符號位可以直接參加運算，但是結果會不對。
2.3 補碼
爲了解決反碼的問題就出現了補碼。
正數的補碼和原碼、反碼一樣，負數的補碼就是反碼+1。
5-3=5+(-3)=00000101(補碼) +11111101(補碼)=00000010(補碼)=00000010(原碼) =2
5-3=2！！正確。
再來看特殊的：
1-1=1+(-1)=00000001(補碼) +11111111(補碼)=00000000(補碼)=00000000(原碼)=0
1-1=0！！正確
再來看一個特殊的運算：
0+0=00000000(補碼) +00000000(補碼)=00000000(補碼)=00000000(原碼)=0
0+0=0！！也正確。
所以，我們可以看到補碼解決了反碼的問題。
所以對於數字，我們可以使用補碼的形式來進行二進制表示。
03 負數位移運算
我們再來看-2 << 1與-2 >> 1。
-2用原碼錶示爲10000000 00000000 00000000 00000010
-2用反碼錶示爲11111111 11111111 11111111 11111101
-2用補碼錶示爲11111111 11111111 11111111 11111110
-2 << 1，表示-2的補碼左移一位後爲11111111 11111111 11111111 11111100，該補碼對應的反碼爲
11111111111111111111111111111100-1=11111111111111111111111111111011
該反碼對應的原碼爲：符號位不變，其他位取反，爲10000000 00000000 00000000 00000100，表示-4。
所以-2 << 1 = -4。
同理-2 >> 1是一樣的計算方法，這裏就不演示了。
04 無符號右移
上面在進行左移和右移時，我有一點沒講到，就是在對補碼進行移動時，符號位是固定不動的，而無符號右移是指在進行移動時，符號位也會跟着一起移動。比如-2 >>> 1。
-2用原碼錶示爲10000000 00000000 00000000 00000010
-2用反碼錶示爲11111111 11111111 11111111 11111101
-2用補碼錶示爲11111111 11111111 11111111 11111110
-2的補碼右移1位爲：01111111 11111111 11111111 11111111
右移後的補碼對應的反碼、原碼爲：01111111 11111111 11111111 11111111（因爲現在的符號位爲0，表示正數，正數的原、反、補碼都相同）
所以，對應的十進制爲2147483647。
也就是-2 >>> 1 = 2147483647
05 總結
文章寫的可能比較亂，希望大家能看懂，能有所收穫。這裏總結一下，我們可以發現：
2 << 1 = 4 = 2*2
2 << 2 = 8 = 2*2*2
2 << n = 2 * (2的n次方)
m << n = m * (2的n次方)
右移則相反，所以大家以後在源碼中再看到位運算時，可以參考上面的公式。
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