2.4　运算符

Java中的语句有很多种形式，表达式就是其中的一种形式。表达式由操作数与运算符组成：操作数可以是常量、变量或方法，而运算符就是数学中的运算符号“+”“-”“*”“/”“%”等。以表达式“z+10”为例，z与10都是操作数，而“+”就是运算符，如图2-5所示。

Java提供了许多运算符，这些运算符除了可以处理一般的数学运算外，还可以进行逻辑运算、地址运算等。根据其所使用的类的不同，运算符可分为赋值运算符、算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符、括号运算符等。常见的运算符及其基本的操作范例如表2-3所示。

除了表2-3给出的运算符之外，各个运算符之间也存在着不同的运算优先级，这些优先级如表2-4所示。

提示：没有必要去记住这些优先级。

从实际的工作来讲，这些运算符的优先级没有必要专门去记，就算勉强记住了，使用起来也很麻烦，所以在此笔者建议读者多使用“（）”去改变优先级才是最好的方式。

注意：不要写复杂的运算操作。

在使用运算符编写语句的时候，读者一定不要写出以下的类似代码。

范例：不建议使用的代码

虽然以上的程序可以得出最终的计算结果，但是面对如此复杂的运算，相信大部分人都没有太大的兴趣。所以在编写程序的时候，读者应该本着编写“简单代码”这一原则。

2.4.1　数学运算符

程序是一个数据处理的逻辑单元，同时也是以数学为基础的学科，在Java中提供的运算符可以实现基础四则运算、数值自增或自减运算，运算符如表2-5所示。

范例：四则运算

在四则运算之中默认的顺序是先乘除后加减，在本程序中使用括号修改了默认的优先级。

范例：模运算

Java中使用“%”运算符实现了模运算（余数），所以10模3的结果就是1。

在Java中为了简化数学运算与赋值的操作，也提供有一些简化结构，如表2-6所示，这些运算符表示参与运算后直接进行赋值操作。

范例：使用简化运算符

在数值型变量定义后也可以方便地实现数据自增与自减的操作，该操作主要使用“++”与“--”两种操作符完成，而根据所处位置的不同，实现机制也不同，如表2-7所示。

范例：实现自增与自减操作

本程序在进行计算时采用了混合运算符，首先会计算“++ x”的结果11，随后将此计算后的结果与“y”做减法处理，所以最终的结果就是“-9”，当y参与计算后执行自减处理，变量y的内容变为19。

2.4.2　关系运算符

关系运算的主要特征就是进行大小的比较处理，包括大于（〉）、小于（〈）、大于等于（〉=）、小于等于（〈=）、不等（！=）、相等（==）。所有的关系运算返回的判断结果都是布尔类型的数据。

范例：大小关系判断

本程序主要实现了两个整型变量的大小判断，由于变量x的内容小于变量y的内容，所以判断的结果为false。

范例：相等判断

本程序使用“==”运算符判断了两个数据变量是否相同，由于int与double属于两种类型，所以首先会将int变为double类型后再进行比较。

范例：相等判断

本程序判断了int与char两种不同类型的内容是否相同，由于char可以与int实现自动类型转换，所以此时会先将char变为int（获取相应编码）而后再进行相等判断。

2.4.3　三目运算符

在进行程序开发的时候三目运算符使用的非常多，而且合理地利用三目运算可以减少一些判断逻辑的编写。三目是一种所谓的赋值运算处理。它是需要设置一个逻辑关系的判断之后才可以进行的赋值操作，基本语法如下。

数据类型变量=关系运算？关系满足时的内容：关系不满足时的内容；

范例：使用三目赋值

本程序利用三目运算符判断了变量x与变量y的大小，并且将数值大的内容赋值给变量max。

提示：三目运算符简化if判断逻辑。

如果不使用三目运算符，那么以上范例也可以通过以下的if语句结构来代替。

范例：使用if结构代替

此时程序的执行结果相同，但是会发现为实现同样的功能需要编写更多的代码。

2.4.4　逻辑运算符

逻辑运算一共包含3种：与（多个条件一起满足）、或（多个条件有一个满足）、非（使用“！”操作，可以实现true与false的相互转换），逻辑运算符如表2-8所示。

通过逻辑运算符可以实现若干个条件的连接，“与”和“或”操作的真值表，如表2-9所示。

范例：使用“非”运算符

在本程序中括号内的表达式“1〉2”的判断结果为false，但是当使用了非运算（！）后结果转为true。

“与”逻辑运算的主要特征是进行若干个判断条件的连接，并且如果所有的条件都返回true的时候最终才会返回true，有一个条件为false，最终的结果就是false。

范例：“与”逻辑运算

在本程序中执行了两个判断条件：“x==y”“2〉1”，由于此时两个判断条件的结果全部为true，所以逻辑“与”执行后的结果就是true。

提示：关于“＆”和“＆＆”的区别。

“与”逻辑的操作需要若干判断条件全部返回true，最终的结果才为true；如果有一个判断条件为false，那么不管有多少个true最终的结果一定就是false。所以在Java中针对于逻辑“与”操作提供有两类运算符。

普通与逻辑（＆）：所有的判断条件都进行判断。

短路与逻辑（＆＆）：如果前面的判断条件返回了false，直接中断后续的判断条件执行，最终的结果就是false。

为了更好地帮助读者理解两种逻辑与运算的区别，下面通过两个具体的程序进行分析。

范例：使用普通“与”逻辑运算符

在程序中任何的数字除以0都会产生ArithmeticException算数异常信息，那么也就证明此时两个判断条件全部执行了，但对于此时的程序来讲“1〉2”的关系运算结果为false，即后续的所有判断不管返回有多少个true最终的结果都只能是false，而此时普通“与”（＆）逻辑使用的意义就不大了，那么最好的做法是使用短路“与”逻辑（＆＆）。

范例：使用短路“与”逻辑运算符

本程序使用短路“与”逻辑，可以发现条件2并没有执行，即短路“与”的判断性能要比普通“与”的要好。

“或”逻辑运算也可以连接若干个判断条件，在这若干个判断条件中有一个判断结果为true，最终的结果就是true。

范例：“或”逻辑运算

本程序设置了两个判断条件，由于此时第二个判断条件“2〉1”返回true，最终“或”运算的结果就是true。

提示：关于“|”和“||”的区别。

“或”逻辑运算的操作特点就是若干个判断条件有一个返回了true，那么最终的结果就是true，所以在Java中针对于“或”逻辑提供有两类运算符。

普通“或”逻辑（|）：所有的判断条件都执行。

短路“或”逻辑（||）：若干个判断条件如果有判断条件返回了true，那么后续的条件将不再判断，最终的结果就是true。

下面将通过两个程序为读者分析两种“或”逻辑运算的区别。

范例：普通“或”逻辑运算

本程序定义了两个判断条件：“1！=2”返回true，“10 / 0==0”产生ArithmeticException算数异常，由于此时使用了普通“或”，则在第一个判断条件返回true后，会继续执行第二个判断条件，此时就产生了异常，而对于此时的程序需要注意，如果第一个判断条件已经返回了true，那么后面不管有多少个false最终的结果就应该为true，则此时可以考虑使用短路“或”逻辑运算。

范例：短路“或”逻辑运算

本程序利用了短路“或”逻辑进行了判断，通过执行结果可以发现，第二个判断条件并没有执行。因为短路“或”运算符的执行性能较高，所以建议开发中对于“或”逻辑应该以“||”为主。

2.4.5　位运算符

在Java中提供位运算符，该类运算由操作数和位运算符所组成，可以实现对数值类型的二进制数进行运算，在位运算中提供有两类运算符：逻辑运算符（~、＆、|、^）、移位运算符（〉〉、〈〈、〉〉〉），如表2-10所示。

在Java中所有的数据都是以二进制数据的形式进行运算的，即如果是一个int型变量，要采用位运算的时候则必须将其变为二进制数据。每一位二进制进行“与”“或”“异或”操作的结果如表2-11所示。

提示：十进制转二进制。

十进制数据变为二进制数据的原则为数据除2取余，最后倒着排列，例如，25的二进值为11001，如图2-6所示。但是由于Java的int型数据为32位，所以实际上最终的数据为00000000 00000000 00000000 0011001。

范例：实现位与操作

计算分析：

13的二进制：00000000 00000000 00000000 00001101

7的二进制：00000000 00000000 00000000 00000111

“＆”结果：00000000 00000000 00000000 00000101　转换为十进制：5

范例：实现位或操作

计算分析：

13的二进制：00000000 00000000 00000000 00001101

7的二进制：00000000 00000000 00000000 00000111

“|”结果：00000000 00000000 00000000 00001111　转换为十进制：15

范例：移位操作

本程序利用了左移位的操作模式，实现了23计算结果，也就是说利用位运算可以提升程序性能。