平时在阅读各种框架的源代码的过程中，经常会看到一些置换操作，所以作为一个Java开发人员，一定要掌握置换操作。
正数位移运算
Java中有三种置换操作：
:左移位：右移位：无符号右移位。我们直接来看看Demo:
system . out . println(21)；//4
system . out . println(21)；//1
system . out . println(21)；//1
system . out . println(-2 ^ 1)；//-4
system . out . println(-2 ^ 1)；//-1
system . out . println(-2 ^ 1)；//2147483647
乍一看，当您看到上面演示的打印输出时，您应该会感到困惑。接下来，让我解释一下这个结果是如何计算的。
上面的Demo中有“2”和“-2”，是两个十进制数，类型为int(Java中为四个字节)。位运算是以二进制位为基础的，所以我们在运算之前需要把十进制转换成二进制：
2.十进制“2”转换为二进制“00000000000000000000000000000000000”，然后二进制左移一位，高位丢弃，低位用0填充，结果为“00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000我们先看-2 1和-2 1。这两个负数的左移和右移操作其实和正数差不多。两者都是先把十进制数转换成二进制数，再移动二进制数，所以现在的关键是如何用二进制数表示负数。
原码、反码、补码
接下来我们主要介绍十进制数的二进制表示的不同方法，所以为了简洁，我们用一个字节，也就是八位来表示二进制数。
原码
十进制原始代码20000 0010-21000 0010其实原码最容易理解，只是需要二进制的第一位数字来表示符号位，0表示正数，1表示负数。所以我们可以看到，如果一个数用原来的二进制码表示，取值范围是-111 1111 ~ 111，用十进制代替就是-127 ~ 127。
反码
在数学上，我们有加减乘除，但是对于计算机来说，最好只加，这样计算机会更简单，效率更高。我们知道在数学中，5-3=2实际上可以转化为5 (-3)=2，这意味着减法可以用加法来表示，而乘法是加法的累加，除法是减法的累加，所以在计算机中有加法就足够了。
很容易理解，一个数字由原始代码表示，但是需要一个单独的位来表示符号位。并且在添加时，计算机需要先识别一个二进制源代码是正的还是负的，然后进行相应的操作。这是没有效率的。电脑在操作时可以忽略符号位吗，也就是说让符号位也参与操作，这就需要用到反码了？
十进制原始代码补码20000 0010000 0010-21000 0010111 1101
正数的补码与原码相同，负数的补码是符号位在原码的基础上保持不变，其他位反相。
让我们看看如果用反码直接运算会发生什么。我们以5-3为例。
5-3等于5 (-3)
十进制代码补码50000 01010000 0101-31000 001111100
5-3
=5 (-3)
=0000 0101(反码)1111 1100(反码)
=0000 0001(反码)
=0000 0001(原始代码)
=1
这不对吗？5-3=1?为什么会有1的差别？
我们来看一个特殊的操作：
1-1
=1 (-1)
=0000 0001(反码)1111 1110(反码)
=1111 1111(反码)
=1000 0000(原始代码)
=-0
我们来看一个特殊的操作：
0 0
=0000 0000(反码)0000 0000(反码)
=0000 0000(反码)
=0000 0000(原始代码)
=0
我们可以看到，1000万意味着-0 00万。
00表示0，虽然-0和0是一样的，但是在用原码和反码表示时是不同的，我们可以理解为在用一个字节表示数字取值范围时，这些数字中多了一个-0，所以导致我们在用反码直接运算时符号位可以直接参加运算，但是结果会不对。补码
为了解决反码的问题就出现了补码。
十进制原码反码补码20000 00100000 00100000 0010-21000 00101111 11011111 1110
正数的补码和原码、反码一样，负数的补码就是反码+1。
十进制原码反码补码50000 01010000 01010000 0101-31000 00111111 11001111 1101
5-3 = 5+(-3) = 0000 0101(补码) + 1111 1101(补码) = 0000 0010(补码) = 0000 0010(原码) = 25-3=2！！正确。
再来看特殊的：
1-1 = 1+(-1) = 0000 0001(补码) + 1111 1111(补码) = 0000 0000(补码) = 0000 0000(原码) = 01-1=0！！正确
再来看一个特殊的运算：
0+0 = 0000 0000(补码) + 0000 0000(补码) = 0000 0000(补码) = 0000 0000(原码) = 00+0=0！！也正确。
所以，我们可以看到补码解决了反码的问题。
所以对于数字，我们可以使用补码的形式来进行二进制表示。
负数位移运算
我们再来看-2 << 1与-2 >> 1。
-2用原码表示为10000000 00000000 00000000 00000010
-2用反码表示为11111111 11111111 11111111 11111101
-2用补码表示为11111111 11111111 11111111 11111110
-2 << 1，表示-2的补码左移一位后为11111111 11111111 11111111 11111100，该补码对应的反码为
11111111 11111111 11111111 11111100 - 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011该反码对应的原码为：符号位不变，其他位取反，为10000000 00000000 00000000 00000100，表示-4。
所以-2 << 1 = -4。
同理-2 >> 1是一样的计算方法，这里就不演示了。
无符号右移
上面在进行左移和右移时，我有一点没讲到，就是在对补码进行移动时，符号位是固定不动的，而无符号右移是指在进行移动时，符号位也会跟着一起移动。
比如-2 >>> 1。
-2用原码表示为10000000 00000000 00000000 00000010
-2用反码表示为11111111 11111111 11111111 11111101
-2用补码表示为11111111 11111111 11111111 11111110
-2的补码右移1位为：01111111 11111111 11111111 11111111
右移后的补码对应的反码、原码为：01111111 11111111 11111111 11111111 （因为现在的符号位为0，表示正数，正数的原、反、补码都相同）
所以，对应的十进制为2147483647。
也就是-2 >>> 1 = 2147483647
总结
文章写的可能比较乱，希望大家能看懂，能有所收获。这里总结一下，我们可以发现：
2 << 1 = 4 = 2*2
2 << 2 = 8 = 2*2*2
2 << n = 2*2n
m << n = m * 2n
右移则相反，所以大家以后在源码中再看到位运算时，可以参考上面的公式。