Java编程中的表达式、语句与块详解

### Java编程中的表达式、语句与块详解 #### 1. 位运算符的杂项应用 在Java编程里，位运算符有着诸多不那么为人熟知却十分实用的用途。 ##### 1.1 判断奇偶性 在二进制表示中，若一个数为奇数，其第0位（最低位）必定为1，利用这一特性，可以借助按位与运算符（`&`）轻松判断一个数是奇数还是偶数。示例代码如下： ```java class Test { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <= 5; i++) { if ((i & 1) == 0) System.out.println(i + " is even"); if ((i & 1) != 0) System.out.println(i + " is odd"); } } } ``` 运行该程序，输出结果为： ``` 0 is even 1 is odd 2 is even 3 is odd 4 is even 5 is odd ``` 因此，在判断奇偶性时，应当始终使用按位与运算符。 ##### 1.2 判断是否为2的幂次方 可以使用`(n & -n) == n`这一条件来判断一个数`n`是否为2的幂次方。示例代码如下： ```java class Test { public static void main(String[] args) { for (int n = 0; n < 5000; n++) if ((n & -n) == n) System.out.println(n); } } ``` 运行此程序，输出结果为： ``` 0 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 ``` 这种位运算符的运用在重新哈希哈希表的方法中极为常见。例如： ```java void rehash(int newCapacity) { assert (newCapacity & -newCapacity) == newCapacity; … } ``` 若需要判断一个数是否为2的幂次方，这是最为高效的方法。 ##### 1.3 文本对齐到4字节边界 核心API中采用了至少三种不同的编程技巧来将文本对齐到4字节边界。 - **方法一：使用取余运算符** ```java class Test { public static void main(String[] args) { String string = "123456"; int align = 4 - (string.length() % 4); if (align == 4) align = 0; int length = string.length(); length = length + align; System.out.println(length); } } ``` 运行该程序，输出结果为8。 - **方法二：使用位运算** ```java class Test { public static void main(String[] args) { String string = "123456"; int length = string.length(); int incr = length & 3; if (incr != 0) { incr = (4 - incr); length += incr; } System.out.println(length); } } ``` 运行此程序，同样输出8。 - **方法三：更优雅的解决方案** 使用`string.length() + 3 & ~3`，其值始终是4的倍数。该公式适用于任何2的幂次方。例如： ```java int minwidth = labelWidth + 4; minwidth = (minwidth + 15) & ~15; ``` 此表达式的计算结果是16的倍数。 ##### 1.4 屏蔽符号位 对于任何基本数值数据类型，可以使用以`0x80`开头的十六进制字面量来屏蔽符号位。示例代码如下： ```java if ((temp[0] & 0x80) != 0) throw new IllegalArgumentException("negative BigInteger"); ``` 这是核心API中的一个参数检查，也可以写成： ```java if (temp[0] < 0) throw new IllegalArgumentException("negative BigInteger"); ``` 此代码来自`java.math`包，编写者对位运算编程十分精通。 除符号位之外的所有其他位，可以使用以`0x7f`开头的十六进制字面量进行屏蔽。例如，对于`int`类型，使用`& 0x80000000`屏蔽符号位，使用`& 0x7fffffff`屏蔽其他位。需要注意的是，`0x7fffffff`用于初始化`Integer.MAX_VALUE`，当与按位或运算符（`|`）一起使用时，可以去除整数类型中的符号位，这种用法在计算存储在哈希表中的对象索引的方法中较为常见。例如： ```java int index = (hashCode & 0x7FFFFFFF) % table.length; ``` ##### 1.5 位运算符的可疑使用 在核心API中，存在一些位运算符的使用值得商榷。任何使用`++`运算符递增的变量，若不为零，其最低位必定为1，因此可以通过屏蔽最低位来判断该变量是否被递增过。示例代码如下： ```java return ((hits & 1) != 0); ``` 若`hits`在方法执行期间被递增过，此方法将返回`true`。另一个更复杂的示例如下： ```java int crossings = 0; … while (--roots >= 0) { if (x < res[roots]) { crossings++; } } return ((crossings & 1) == 1); ``` 在这两种情况下，返回语句中的表达式本可以写成`hits > 0`或`crossings > 0`，这样会更具可读性。 #### 2. Java语句概述 Java程序是逐语句执行的，Java中的语句可分为以下几类： - 控制流语句（`if`、`switch`、`for`、`while`和`do`） - 控制转移语句（`return`、`throw`、`break`和`continue`） - 表达式语句 - 声明语句（局部变量和类） - `synchronized`语句 - `try`语句 - 空语句 迭代语句（即循环）是控制流语句的一个子集。控制流语句以及与之密切相关的`break`和`continue`语句将在后续小节中详细讨论；声明语句和空语句将在本节剩余部分进行探讨；表达式语句在其他章节有详细讨论；`synchronized`语句在未出版的内容中有涉及；`throw`和`try`语句在异常处理章节有讨论；`return`语句在结果类型和返回语句相关内容中有讨论。 ##### 2.1 声明语句 声明语句既是声明，也是可执行语句（与表达式语句类似）。Java编程语言中仅有两种声明语句：局部变量声明语句和局部类声明语句。正如预期的那样，在声明语句执行之前，无法引用由声明语句创建的实体。例如： ```java class Test { public static void main(String[] args) { LocalClass localClass = new LocalClass(); class LocalClass { } } } ``` 尝试编译此程序会产生以下编译器错误： ``` Test.java:3: cannot resolve symbol symbol : class LocalClass location: class Test LocalClass localClass = new LocalClass(); ^ Test.java:3: cannot resolve symbol symbol : class LocalClass location: class Test LocalClass localClass = new LocalClass(); ^ 2 errors ``` 若将`main`方法中的两行代码顺序颠倒，该程序将能正常编译，不会产生任何编译器错误。局部变量声明语句也是如此。 ##### 2.2 空语句 空语句仅仅是一个分号，与抽象或本地方法声明中用于表示缺少方法实现的语法相似。空语句可以在任何使用语句的地方使用，包括作为控制流语句中的包含语句。例如： ```java class Test { public static void main(String[] args) { if (2 + 2 != 4); System.out.println("akin to the dangling else problem"); for (int i = 0; i > Integer.MAX_VALUE; i++); System.out.println("better hope this doen't work"); } } ``` 运行此程序，输出结果为： ``` akin to the dangling else problem better hope this doen't work ``` 问题在于程序员习惯在语句结尾输入分号，而在控制流语句中，这样的分号会无意中成为空语句。若在`if-then-else`语句中可以使用无标签的`continue`语句，就无需使用“空”语句了。 ##### 2.3 语句的包含关系 所有控制流语句、`synchronized`语句和`try`语句都可以包含其他语句。若两个语句之间没有其他也包含该语句的中间语句，则称一个语句直接包含另一个语句。例如： ```java public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if ((obj != null) && (obj instanceof String)) { String that = (String)obj; if (this.count == that.count) { char v1[] = this.value; char v2[] = that.value; int i = this.offset; int j = that.off ```