06_Java 运算符
Java 算术、关系、逻辑、位运算符详解
Java 里的运算符分以下几组：
- 算术运算符
- 关系运算符
- 位运算符
- 逻辑运算符
- 赋值运算符
- 其他运算符
算术运算符
算术运算符用在数学表达式中，它们的作用和在数学中的作用一样。下表列出了所有的算术运算符。
表格中的实例假设整数变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20：
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
+ |
加法 - 相加运算符两侧的值 | A + B 等于 30 |
- |
减法 - 左操作数减去右操作数 | A - B 等于 -10 |
* |
乘法 - 相乘操作符两侧的值 | A * B 等于 200 |
/ |
除法 - 左操作数除以右操作数 | B / A 等于 2 |
% |
取余 - 左操作数除以右操作数的余数 | B % A 等于 0 |
++ |
自增: 操作数的值增加 1 | B++ 或 ++B 等于 21（区别详见下文） |
-- |
自减: 操作数的值减少 1 | B-- 或 --B 等于 19（区别详见下文） |
自增自减运算符
1、自增（++）自减（--）运算符 是一种特殊的算术运算符，在算术运算符中需要两个操作数来进行运算，而自增自减运算符是一个操作数。
public class selfAddMinus {
public static void main(String[] args) {
int a = 3; // 定义一个变量
int b = ++a; // 自增运算
int c = 3;
int d = --c; // 自减运算
System.out.println("进行自增运算后的值等于" + b);
System.out.println("进行自减运算后的值等于" + d);
}
}
运行结果为：
进行自增运算后的值等于4
进行自减运算后的值等于2
解析：
int b = ++a;拆分运算过程为: a=a+1=4; b=a=4，最后结果为 b=4, a=4int d = --c;拆分运算过程为: c=c-1=2; d=c=2，最后结果为 d=2, c=2
2、前缀自增自减法 (++a, --a)： 先进行自增或者自减运算，再进行表达式运算。
3、后缀自增自减法 (a++, a--)： 先进行表达式运算，再进行自增或者自减运算。实例：
public class selfAddMinus {
public static void main(String[] args) {
int a = 5; // 定义一个变量
int b = 5;
int x = 2 * ++a;
int y = 2 * b++;
System.out.println("自增运算符前缀运算后a=" + a + ",x=" + x);
System.out.println("自增运算符后缀运算后b=" + b + ",y=" + y);
}
}
运行结果为：
自增运算符前缀运算后a=6，x=12
自增运算符后缀运算后b=6，y=10
关系运算符
下表为 Java 支持的关系运算符。
表格中的实例整数变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20：
| 运算符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
== |
检查如果两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真 | (A == B) 为假 |
!= |
检查如果两个操作数的值是否相等，如果值不相等则条件为真 | (A != B) 为真 |
> |
检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是那么条件为真 | (A > B) 为假 |
< |
检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是那么条件为真 | (A < B) 为真 |
>= |
检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真 | (A >= B) 为假 |
<= |
检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真 | (A <= B) 为真 |
位运算符
Java 定义了位运算符，应用于整数类型 (int)，长整型 (long)，短整型 (short)，字符型 (char)，和字节型 (byte) 等类型。
位运算符作用在所有的位上，并且按位运算。假设 a = 60，b = 13；它们的二进制格式表示将如下：
A = 0011 1100
B = 0000 1101
-----------------
A&B = 0000 1100
A | B = 0011 1101
A ^ B = 0011 0001
~A = 1100 0011
下表列出了位运算符的基本运算，假设整数变量 A 的值为 60 和变量 B 的值为 13：
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
& |
如果相对应位都是 1，则结果为 1，否则为 0 | (A & B)，得到 12，即 0000 1100 |
| |
如果相对应位都是 0，则结果为 0，否则为 1 | (A | B) 得到 61，即 0011 1101 |
^ |
如果相对应位值相同，则结果为 0，否则为 1 | (A ^ B) 得到 49，即 0011 0001 |
~ |
按位取反运算符翻转操作数的每一位，即 0 变成 1，1 变成 0 | (~A) 得到 -61，即 1100 0011 |
<< |
按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数 | A << 2 得到 240，即 1111 0000 |
>> |
按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数 | A >> 2 得到 15，即 1111 |
>>> |
按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移，移动得到的空位以零填充 | A >>> 2 得到 15，即 0000 1111 |
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */
int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;
c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */
System.out.println("a & b = " + c);
c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */
System.out.println("a | b = " + c);
c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */
System.out.println("a ^ b = " + c);
c = ~a; /* -61 = 1100 0011 */
System.out.println("~a = " + c);
c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */
System.out.println("a << 2 = " + c);
c = a >> 2; /* 15 = 1111 */
System.out.println("a >> 2 = " + c);
c = a >>> 2; /* 15 = 0000 1111 */
System.out.println("a >>> 2 = " + c);
}
}
以上实例编译运行结果如下：
a & b = 12
a | b = 61
a ^ b = 49
~a = -61
a << 2 = 240
a >> 2 = 15
a >>> 2 = 15
逻辑运算符
下表列出了逻辑运算符的基本运算，假设布尔变量 A 为真，变量 B 为假：
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
&& |
称为逻辑与运算符。当且仅当两个操作数都为真，条件才为真 | (A && B) 为假 |
|| |
称为逻辑或操作符。如果任何两个操作数任何一个为真，条件为真 | (A || B) 为真 |
! |
称为逻辑非运算符。用来反转操作数的逻辑状态。如果条件为 true，则逻辑非运算符将得到 false | !(A && B) 为真 |
public class Test {
public static void main(String[] args) {
boolean a = true;
boolean b = false;
System.out.println("a && b = " + (a && b));
System.out.println("a || b = " + (a || b));
System.out.println("!(a && b) = " + !(a && b));
}
}
以上实例编译运行结果如下：
a && b = false
a || b = true
!(a && b) = true
短路逻辑运算符
当使用与逻辑运算符时，在两个操作数都为 true 时，结果才为 true，但是当得到第一个操作为 false 时，其结果就必定是 false，这时候就不会再判断第二个操作了。
public class LuoJi {
public static void main(String[] args) {
int a = 5; // 定义一个变量
boolean b = (a < 4) && (a++ < 10);
System.out.println("使用短路逻辑运算符的结果为" + b);
System.out.println("a的结果为" + a);
}
}
运行结果为：
使用短路逻辑运算符的结果为false
a的结果为5
解析： 该程序使用到了短路逻辑运算符 (&&)，首先判断 a < 4 的结果为 false，则 b 的结果必定是 false，所以不再执行第二个操作 a++ < 10 的判断，所以 a 的值为 5。
赋值运算符
下面是 Java 语言支持的赋值运算符：
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
= |
简单的赋值运算符，将右操作数的值赋给左侧操作数 | C = A + B 将把 A + B 得到的值赋给 C |
+= |
加和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相加赋值给左操作数 | C += A 等价于 C = C + A |
-= |
减和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相减赋值给左操作数 | C -= A 等价于 C = C - A |
*= |
乘和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相乘赋值给左操作数 | C *= A 等价于 C = C * A |
/= |
除和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相除赋值给左操作数 | C /= A 等价于 C = C / A |
%= |
取模和赋值操作符，它把左操作数和右操作数取模后赋值给左操作数 | C %= A 等价于 C = C % A |
<<= |
左移位赋值运算符 | C <<= 2 等价于 C = C << 2 |
>>= |
右移位赋值运算符 | C >>= 2 等价于 C = C >> 2 |
&= |
按位与赋值运算符 | C &= 2 等价于 C = C & 2 |
^= |
按位异或赋值操作符 | C ^= 2 等价于 C = C ^ 2 |
|= |
按位或赋值操作符 | C |= 2 等价于 C = C | 2 |
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int c = 0;
c = a + b;
System.out.println("c = a + b = " + c);
c += a;
System.out.println("c += a = " + c);
c -= a;
System.out.println("c -= a = " + c);
c *= a;
System.out.println("c *= a = " + c);
a = 10;
c = 15;
c /= a;
System.out.println("c /= a = " + c);
a = 10;
c = 15;
c %= a;
System.out.println("c %= a = " + c);
c <<= 2;
System.out.println("c <<= 2 = " + c);
c >>= 2;
System.out.println("c >>= 2 = " + c);
c >>= 2;
System.out.println("c >>= 2 = " + c);
c &= a;
System.out.println("c &= a = " + c);
c ^= a;
System.out.println("c ^= a = " + c);
c |= a;
System.out.println("c |= a = " + c);
}
}
以上实例编译运行结果如下：
c = a + b = 30
c += a = 40
c -= a = 30
c *= a = 300
c /= a = 1
c %= a = 5
c <<= 2 = 20
c >>= 2 = 5
c >>= 2 = 1
c &= a = 0
c ^= a = 10
c |= a = 10
条件运算符（?:）
条件运算符也被称为三元运算符。该运算符有 3 个操作数，并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量。
variable x = (expression) ? value if true : value if false
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a, b;
a = 10;
// 如果 a 等于 1 成立，则设置 b 为 20，否则为 30
b = (a == 1) ? 20 : 30;
System.out.println("Value of b is : " + b);
// 如果 a 等于 10 成立，则设置 b 为 20，否则为 30
b = (a == 10) ? 20 : 30;
System.out.println("Value of b is : " + b);
}
}
以上实例编译运行结果如下：
Value of b is : 30
Value of b is : 20
instanceof 运算符
该运算符用于操作对象实例，检查该对象是否是一个特定类型（类类型或接口类型）。
instanceof 运算符使用格式如下：
(Object reference variable) instanceof (class/interface type)
如果运算符左侧变量所指的对象，是操作符右侧类或接口 (class/interface) 的一个对象，那么结果为真。
下面是一个例子：
String name = "James";
boolean result = name instanceof String; // 由于 name 是 String 类型，所以返回真
如果被比较的对象兼容于右侧类型，该运算符仍然返回 true。
看下面的例子：
class Vehicle {}
public class Car extends Vehicle {
public static void main(String[] args) {
Vehicle a = new Car();
boolean result = a instanceof Car;
System.out.println(result);
}
}
以上实例编译运行结果如下：
true
Java 运算符优先级
当多个运算符出现在一个表达式中，谁先谁后呢？这就涉及到运算符的优先级别的问题。在一个多运算符的表达式中，运算符优先级不同会导致最后得出的结果差别甚大。
例如，(1+3)＋(3+2)*2，这个表达式如果按加号最优先计算，答案就是 18，如果按照乘号最优先，答案则是 14。
再如，x = 7 + 3 * 2; 这里 x 得到 13，而不是 20，因为乘法运算符比加法运算符有较高的优先级，所以先计算 3 * 2 得到 6，然后再加 7。
下表中具有最高优先级的运算符在表的最上面，最低优先级的在表的底部。
| 类别 | 操作符 | 关联性 |
|---|---|---|
| 后缀 | () [] .（点操作符） |
左到右 |
| 一元 | expr++ expr-- |
从左到右 |
| 一元 | ++expr --expr + - ~ ! |
从右到左 |
| 乘性 | * / % |
左到右 |
| 加性 | + - |
左到右 |
| 移位 | >> >>> << |
左到右 |
| 关系 | > >= < <= |
左到右 |
| 相等 | == != |
左到右 |
| 按位与 | & |
左到右 |
| 按位异或 | ^ |
左到右 |
| 按位或 | | |
左到右 |
| 逻辑与 | && |
左到右 |
| 逻辑或 | || |
左到右 |
| 条件 | ?: |
从右到左 |
| 赋值 | = += -= *= /= %= >>= <<= &= ^= |= |
从右到左 |
| 逗号 | , |
左到右 |
== 与 equals() 的区别
这是 Java 最常见的陷阱之一，必须牢记：
| 运算符 / 方法 | 比较的是 | 适用对象 |
|---|---|---|
== |
引用地址（是否同一个对象） | 基本类型比较值；引用类型比较地址 |
equals() |
对象内容（由各类自定义） | 引用类型 |
// 基本类型：== 比较值
int a = 5, b = 5;
System.out.println(a == b); // true
// 字符串：== 比较地址，equals() 比较内容
String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");
System.out.println(s1 == s2); // false（两个不同对象）
System.out.println(s1.equals(s2)); // true（内容相同）
// 字符串字面量由常量池复用，== 为 true（特殊情况）
String s3 = "hello";
String s4 = "hello";
System.out.println(s3 == s4); // true（指向同一个常量池对象）
原则：比较对象内容时，始终使用 equals()，而非 ==。
instanceof 模式匹配（Java 14+）
传统 instanceof 检查后需要手动强转；Java 14 引入模式匹配，可一步完成：
Object obj = "Hello";
// 传统写法
if (obj instanceof String) {
String s = (String) obj; // 手动强转
System.out.println(s.length());
}
// 模式匹配（Java 14+）
if (obj instanceof String s) { // 检查 + 声明绑定变量 s
System.out.println(s.length()); // 直接使用 s，无需强转
}
还可以与 && 组合使用：
if (obj instanceof String s && s.length() > 3) {
System.out.println("长字符串：" + s);
}