1. 概述
Java在内存中以二进制形式存储数字。理解整数在位级别上的表示方式有助于我们进行某些操作。
在这个教程中，我们将探讨Java中数字表示的一些细节，并了解Java的位操作是如何工作的。
2. Java中的位操作
在Java中，整数使用32位表示，长整型使用64位。需要注意的是，Java采用补码表示法来表示负数。在这种情况下，如果第一个位是1，那么这个数字就被视为负数。负数的计算方法是取数值，将所有1和0翻转，然后加1。
例如，在8位中，数字6的二进制表示是0b00000110。要将其转换为-6，我们需要反转为0b11111001，然后加上1，结果变为0b11111010。
此外，位操作为许多用例奠定了基础，因为它们通常比完整的数学或逻辑表达式对CPU来说更快。
2.1. 与运算符 (&)
与运算符(&)执行两个32位整数之间的位与操作：
int result = 0b1100 & 0b0111;
assertEquals(0b0100, result);
这个操作独立地评估每个位的位置。如果两个操作数对应位都是1，结果将在该位置上有一个1；否则，它将是0。在提供的示例中：
- 12的二进制表示（0b1100）
- 7的二进制表示（0b0111）
- 位与操作得到0b0100
- 结果为十进制值4
2.2. 或运算符 (|)
或运算符(|)对两个数相同位置的位执行位或操作：
int result = 0b1100 | 0b0111;
assertEquals(0b1111, result);
与与运算符类似，或运算符比较每个位位置。如果操作数中相应位至少有一个是1，结果将在该位置有一个1。在这个例子中，结果是0b1111，相当于十进制值15。
2.3. 异或运算符 (^)
我们可以使用异或运算符(^)执行位异或操作，其中对应位相互作用：
int result = 0b1100 ^ 0b0111;
assertEquals(0b1011, result);
这个操作如果操作数中相应位不同，则设置结果位为1。在提供的示例中，结果是0b1011，对应十进制值11。
2.4. 位取反运算 (~)
位取反运算符(~)反转其操作数的位，将1变为0，0变为1：
int result = ~0b0101;
assertEquals(-0b0110, result);
每个位都被反转，将0变为1，反之亦然。结果是\-0b0110，使用补码表示法相当于十进制值\-6。
2.5. 左移(*)和右移(>>)
左移(*)运算符将数字的位向左移动指定的位数：
int result = 0b0101 << 2;
assertEquals(0b10100, result);
在这里，我们在变量a中存储的值上执行位左移操作。此外，这个操作将二进制表示向左移动两位，并在右侧填充零。
同样，右移(>>)运算符将位向右移动：
int result = 0b0101 >> 1;
assertEquals(0b10, result);
相反，我们执行位右移操作，将变量a的二进制表示向右移动一位。左侧的空位对于有符号整数会根据符号位填充。所以正数保持正，负数保持负。
3. 实际应用案例：使用位操作修改颜色
在这个实际示例中，我们将探索如何使用位操作来修改RGB值的颜色。
3.1. 原始颜色和掩码
int originalColor = 0xFF336699;
int alphaMask = 0xFF000000;
int redMask = 0x00FF0000;
int greenMask = 0x0000FF00;
int blueMask = 0x000000FF;
这里，我们将原始颜色初始化为0xFF336699，这是RGB颜色的十六进制表示。另外定义了四个掩码（alphaMask、redMask、greenMask和blueMask），根据位位置提取颜色组件。
3.2. 提取颜色成分
int alpha = (originalColor & alphaMask) >>> 24;
int red = (originalColor & redMask) >>> 16;
int green = (originalColor & greenMask) >>> 8;
int blue = originalColor & blueMask;