【IT168 技术】在Java中到底是如何去保存数据的呢?下面我就以int数据类型为例说明Java 数据存储方式。
大家都知道在Java 数据存储方式。定1 int = 4 byte, 1 byte = 8 bit。以此推理那么1个int在计算机中就是以4 * 8 = 32位(bit)的方式存储的。而又由于java中的int是属于有符号类型(Java中不存在unsigned类型),所以32位的高一位是符号位,由此可以推理出int的储存大小区间
Integer.MAX_VALUE = 2147483647(十进制) = 1111111 11111111 11111111 11111111(二进制)
Integer.MIN_VALUE = -2147483648(十进制) = 10000000 00000000 00000000 00000000(二进制)
现在我们知道了二进制的概念了,但是其实二进制我想我们想象的那么单纯的表示的,他们是不同的表现方式如:原码,反码,补码
Java 数据存储方式之原码
将最高位作为符号位(以0代表正,1代表负),其余各位代表数值本身的绝对值(以二进制表示)。
为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数。
+7的原码为: 00000111
-7的原码为: 10000111
Java 数据存储方式之反码
一个数如果为正,则它的反码与原码相同;一个数如果为负,则符号位为1,其余各位是对原码取反。
为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数。
+7的反码为: 00000111
-7的反码为: 11111000
Java 数据存储方式之补码
利用溢出,我们可以将减法变成加法。
对于十进制数,如果从9得到结果5,可以用减法:
9-4=5
因为4+6=10,我们将6作为4的补数,将上式的减法改写为加法:
9+6=15
去掉高位1(也就是减去10),得到结果5。
对于16进制数,如果从C得到结果5,可以用减法:
C-7=5
因为7+9=16,我们将9作为7的补数,将上式的减法改写为加法:
C+9=15
去掉高位1(也就是减去16),得到结果5。
在计算机中,如果我们用1个字节表示一个数,一个字节有8位,超过8位就进1,在内存中情况为:
1 00000000
进位1被丢弃。
一个数如果为正,则它的原码、反码、补码相同;一个数如果为负,则符号位为1,其余各位是对原码取反,然后整个数加1。
为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数。
+7的补码为: 00000111
-7的补码为:第一步:11111000 (符号位为,其余各位取反)
第二步:11111001 (整个数加1)
+0的补码:00000000;
-0的补码:11111111;(第一步)
100000000;(第二步)
已知一个负数的补码,将其转换为十进制数,步骤:
1、先对各位取反;
2、将其转换为十进制数;
3、加上负号,再减去1。
例如:
11111010,最高位为1,是负数,先对各位取反得00000101,转换为十进制数得5,加上负号得-5,再减1得-6。
那么我们就知道了1与-1的二进制形式分别为0000000 00000000 00000000 00000001和11111111 11111111 11111111 11111111(Java中的数据是以补码的形式储存的)了。那么现在我们知道了数据是如何储存的了。那么计算机是如何利用这些数据进行计算的呢?我们知道在计算机的CPU中只有一个加法器,所有的运算都是需要它进行的。所以在计算机里所有的加减乘除都是转换成加法来进行运算的。那么它们是怎么转换的呢?下面我们介绍一下二进制的运算操作
Java 数据存储方式之位运算符
为了方便对二进制位进行操作,Java给我们提供了四个二进制位操作符:
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 按位取反
Java 数据存储方式之按位与
一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。当两个开关同时处于打开状态时,灯才能亮。
开关1 开关2 灯的状态
关 关 暗
开 关 暗
关 开 暗
开 开 亮
结论:按位与,只有壹(1)壹(1)为1。
Java 数据存储方式之按位或
一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。当任何一个开关处于打开状态时,灯就能亮。
开关1 开关2 灯的状态
关 关 暗
开 关 亮
关 开 亮
开 开 亮
结论:按位或,只有零(0)零(0)为0。
Java 数据存储方式之按位异或
一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。当两个开关处于不同状态时,灯就能亮。
开关1 开关2 灯的状态
关 关 暗
开 关 亮
关 开 亮
开 开 暗
结论:按位异或,只有零(0)壹(1)或壹(1)零(0)为1。
Java 数据存储方式之按位取反
结论:对二进制数按位取反,即0变成1,1变成0。
Java中有三个移位运算符
左移:<< (相当于 乘以2)
带符号右移:>> (相当于 除以2)
无符号右移:>>>
数 X x<<2 x>>2 x>>>2
17 00010001 00 01000100 00000100 01 00000100 01
-17 11101111 11 10111100 11111011 11 00111011 11