一、前言

作为Java编程中最基本的语法元素之一，运算符在编写程序时扮演着至关重要的角色。

运算符被用于执行各种数学和逻辑运算，以及比较操作，运算符的使用可以使代码更加简洁、易读和高效。在本文中，我们将会详细介绍Java中常见的运算符，并提供一些示例代码来更好地理解和掌握这些运算符的使用方法。

二、运算符的介绍

运算符是一种特殊符号，用于在程序中进行数学、逻辑或位运算。它们可以用于执行不同类型的操作。

例如：加、减、乘、除、等于、不等于、逻辑与、逻辑或、按位与、按位或等。在Java中，运算符通常用于操作变量，可以帮助程序员实现各种复杂的计算和逻辑处理。

int a = 10;
int b = 20;
a + b;
a < b;

上述 + 和 < 等就是运算符，即：对操作数进行操作时的符号，不同运算符操作的含义不同。

作为一门计算机语言，Java也提供了一套丰富的运算符来操纵变量。Java中运算符可分为以下：

• 算术运算符(+ - * / %)
• 关系运算符(< > ==)
• 逻辑运算符
• 位移位运算符
• 条件运算符

三、算术运算符

1、四则运算符

四则运算是指加、减、乘、除、取余这四种基本算术运算。在Java中，使用以下运算符进行四则运算：

1. 加法运算符（+）：将两个数相加。
2. 减法运算符（-） ：将两个数相减。
3. 乘法运算符（*）：将两个数相乘。
4. 除法运算符（/） ：将两个数相除，结果为商。
5. 取余运算符 (%) ：求两个数相除后的余数

int a = 20;
int b = 10;
System.out.println(a + b); // 30
System.out.println(a - b); // 10
System.out.println(a * b); // 200
System.out.println(a / b); // 2
System.out.println(a % b); // 0 --->模运算相当于数学中除法的余数

注意：

• 都是二元运算符，使用时必须要有左右两个操作数

• int / int 结果还是int类型，而且会向下取整

int a = 3;
int b = 2;
// 在数学中应该是1.5 但是在Java中输出结果为1 会向下取整，即小数点之后全部舍弃掉了
System.out.println(a / b);
// 如果要得到数学中的结果，可以使用如下方式
double d = a*1.0 / b;
System.out.println(d);

• 做除法和取模时，右操作数不能为0

int a = 1;
int b = 0;
System.out.println(a / b)
// 运行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Test.main(Test.java:5)

• 在Java中，取余运算符可以应用于整数和浮点数。当运算数都是整数时，结果也是整数，当运算数包含浮点数时，结果是浮点数。

System.out.println(11.5 % 2.0);
// 运行结果
1.5

• 两侧操作数类型不一致时，向类型大的提升

System.out.println(1+0.2); 
// +的左侧是int，右侧是double，在加之前int被提升为double
// 故：输出1.2

2、增量运算符

该种类型运算符操作完成后，会将操纵的结果赋值给左操作数。

int a = 1;
a += 2; // 相当于 a = a + 2
System.out.println(a); // 输出3
a -= 1; // 相当于 a = a - 1
System.out.println(a); // 输出2
a *= 3; // 相当于 a = a * 3
System.out.println(a); // 输出6
a /= 3; // 相当于 a = a / 3
System.out.println(a); // 输出2
a %= 3; // 相当于 a = a % 2
System.out.println(a); // 输出2

注意：只有变量才能使用该运算符，常量不能使用。

3、自增、自减运算符

自增运算符++：是给变量的值+1

自减运算符–：是给变量的值-1

int a = 1;
a++; // 后置++ 表示给a的值加1，此时a的值为2
System.out.println(a++); // 注意：后置++是先使用变量原来值，表示式结束时给变量+1，因此输出2
System.out.println(a); // 输出3
++a; // 前置++ 表示给a的值加1
System.out.println(++a); // 注意：前置++是先给变量+1，然后使用变量中的值，因此输出5
System.out.println(a); // 输出5
// --操作符给操作-1，与++含义类似

注意：

• 如果单独使用，【前置++】和【后置++】没有任何区别

• 如果混合使用，【前置++】先+1，然后使用变量+1之后的值，【后置++】先使用变量原来的值，表达式结束时给变量+1

• 只有变量才能使用自增/自减运算符，常量不能使用，因为常量不允许被修改

四、关系运算符

关系运算符主要有六个: == != < > <= >= ，其计算结果是 true 或者 false 。

int a = 10;
int b = 20;
// 注意：在Java中 = 表示赋值，要与数学中的含义区分
// 在Java中 == 表示相等
System.out.println(a == b); // false
System.out.println(a != b); // true
System.out.println(a < b); // true
System.out.println(a > b); // false
System.out.println(a <= b); // true
System.out.println(a >= b); // false

注意：当需要多次判断时，不能连着写，比如：3 < a < 5，Java程序与数学中是有区别的

五、逻辑运算符

逻辑运算符主要有三个: && || ! ，运算结果都是 boolean类型。

1、逻辑与 &&

语法规则：表达式1 && 表达式2，左右表达式必须是boolean类型的结果。

相当于现实生活中的且，比如：如果是学生，并且 带有学生证 才可以享受半票。两个表达式都为真，结果才是真，只要有一个是假，结果就是假。

表达式1	表达式2	结果
真	真	真
真	假	假
假	真	假
假	假	假

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a == 1 && b == 2); // 左为真 且 右为真 则结果为真
System.out.println(a == 1 && b > 100); // 左为真 但 右为假 则结果为假
System.out.println(a > 100 && b == 2); // 左为假 但 右为真 则结果为假
System.out.println(a > 100 && b > 100); // 左为假 且 右为假 则结果为假

2、逻辑或||

语法规则：表达式1 || 表达式2，左右表达式必须是boolean类型的结果。

相当于现实生活中的或，比如：买房子交钱时，全款 或者 按揭都可以，如果全款或者按揭，房子都是你的，否则站一边去。

表达式1	表达式2	结果
真	真	真
真	假	真
假	真	真
假	假	假

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a == 1 || b == 2); // 左为真 且 右为真 则结果为真
System.out.println(a == 1 || b > 100); // 左为真 但 右为假 则结果也为真
System.out.println(a > 100 || b == 2); // 左为假 但 右为真 则结果也为真
System.out.println(a > 100 || b > 100); // 左为假 且 右为假 则结果为假

3、逻辑非!

语法规则：! 表达式

真变假，假变真。

表达式	结果
真	假
假	真

int a = 1;
System.out.println(!(a == 1)); // a == 1 为true，取个非就是false
System.out.println(!(a != 1)); // a != 1 为false，取个非就是true

4、短路求值

&& 和 || 遵守短路求值的规则

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false
System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true

我们都知道, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常. 但是上面的代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值

注意:

• 对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式结果一定是 false, 无需计算右侧表达式

• 对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式结果一定是 true, 无需计算右侧表达式

• & 和 | 如果表达式结果为 boolean 时, 也表示逻辑运算. 但与 && || 相比, 它们不支持短路求值

六、位运算符

Java 中数据存储的最小单位是字节，而数据操作的最小单位是比特位，字节是最小的存储单位，每个字节是由8个二进制比特位组成的，多个字节组合在一起可以表示各种不同的数据。

位运算符主要有四个: & | ~ ^ ，除 ~ 是一元运算符外，其余都是二元运算符。

位操作表示 按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(0或1构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算。

1、按位与&

位与运算符（&）：将两个数的二进制表示的每一位进行逻辑与操作，只有当两个位都为1时，结果才为1。

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a & b);

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

2、按位或|

位或运算符（|）：将两个数的二进制表示的每一位进行逻辑或操作，只有当两个位都为0时，结果才为0。

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a | b);

注意: 当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算

3、按位取反~

取反运算符（~）：将一个数的二进制表示的每一位取反，即0变为1，1变为0。

int a = 0xf;
System.out.printf("%x\n", ~a)

注意

• 0x 前缀的数字为 十六进制 数字，十六进制可以看成是二进制的简化表示方式. 一个十六进制数字对应 4个二进制位

• 0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111

• printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出

• \n 表示换行符

4、按位异或^

位异或运算符（^）：将两个数的二进制表示的每一位进行逻辑异或操作，只有当两个位不同时，结果才为1。

int a = 0x1;
int b = 0x2;
System.out.printf("%x\n", a ^ b);

注意：如果两个数相同，则异或的结果为0

七、移位运算符

移位运算符有三个: << >> >>> ，都是二元运算符，且都是按照二进制比特位来运算

1、左移<<

左移运算符（<<）：将一个数的二进制表示向左移动指定的位数，左移后右边补0。

int a = 0x10;
System.out.printf("%x\n", a << 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
20

注意：向左移位时，丢弃的是符号位，因此正数左移可能会编程负数

2、右移>>

右移运算符（>>）：将一个数的二进制表示向右移动指定的位数，右移后左边补符号位，即正数补0，负数补1。

int a = 0x10;
System.out.printf("%x\n", a >> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
8
int b = 0xffff0000;
System.out.printf("%x\n", b >> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
ffff8000

3、无符号右移 >>>

无符号右移运算符（>>>）：将一个数的二进制表示向右移动指定的位数，右移后左边补0，不考虑符号位。

int a = 0xffffffff;
System.out.printf("%x\n", a >>> 1);
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的)
7fffffff

注意：

• 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方

• 右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方

• 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替

• 移动负数位或者移位位数过大都没有意义

八、条件运算符

条件运算符只有一个:

表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

当 表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为 表达式2 的值，当 表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为 表达式3 的值。

// 求两个整数的最大值
int a = 10;
int b = 20;
int max = a > b ? a : b;

注意：

• 表达式2和表达式3的结果要是同类型的，除非能发生类型隐式类型转换

int a = 10;
int b = 20;
int c = a > b? 1 : 2.0;

• 表达式不能单独存在，其产生的结果必须要被使用

int a = 10;
int b = 20;
a > b? a : b; 
// 报错：Error:(15, 14) java: 不是语句

九、运算符的优先级

在一条表达式中，各个运算符可以混合起来进行运算，但是运算符的优先级不同。

比如：* 和 / 的优先级要高于 +和 - ，有些情况下稍不注意，可能就会造成很大的麻烦。

// 求a和b的平均值
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + (b - a) >> 1;
System.out.println(c);

上述表达式中，由于 + 的优先级要高于 >> , 因此a先和b-a的结果做加法，整体为20，最后再进行右移，因此结果为10。

注意：运算符之间是有优先级的，具体的规则我们不必记忆，在可能存在歧义的代码中加上括号即可。

// 求a和b的平均值
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + ((b - a) >> 1);
System.out.println(c);