Java中11 & 9的按位与运算结果是多少？

在Java编程中,位运算是一种直接对整数二进制位进行操作的高效运算方式，其中按位与运算（&）是常用的一种，要计算11和9的按位与结果，需要先理解二进制表示、按位与的运算规则，以及如何在Java中实现这一计算，本文将围绕这一主题，从基础概念到实际应用，逐步展开详细说明。

二进制表示：理解运算的基础

在计算机中,所有数据都以二进制形式存储，十进制整数转换为二进制时，通常采用“除2取余逆序排列”的方法，以11和9为例：

• 11转换为二进制：11 ÷ 2 = 5余1，5 ÷ 2 = 2余1，2 ÷ 2 = 1余0，1 ÷ 2 = 0余1，逆序排列得到1011。
• 9转换为二进制：9 ÷ 2 = 4余1，4 ÷ 2 = 2余0，2 ÷ 2 = 1余0，1 ÷ 2 = 0余1，逆序排列得到1001。

需要注意的是,Java中的整数默认为int类型，占用32位，因此在实际运算中，11和9的二进制表示需要补全到32位，高位用0填充。

• 11的二进制补全后：00000000 00000000 00000000 00001011
• 9的二进制补全后：00000000 00000000 00000000 00001001

按位与运算（&）的规则

按位与运算的规则是对两个数的二进制位进行逐位比较,只有当对应的两个二进制位均为1时，结果的该位才为1，否则为0，具体运算过程如下：

将11和9的二进制位对齐（以8位简化为例，实际为32位）：

11: 00001011
 9: 00001001
-----------------
& : 00001001  （结果为9）

逐位运算：

• 第1位（最低位）：1 & 1 = 1
• 第2位：1 & 0 = 0
• 第3位：0 & 0 = 0
• 第4位：1 & 1 = 1
• 高位：0 & 0 = 0

11 & 9的二进制结果为00001001，转换为十进制即为9。

Java中的实现代码

在Java中,按位与运算使用&运算符，可以直接对整数进行操作，以下是具体的代码实现：

public class BitwiseAndExample {
    public static void main(String[] args) {
        int num1 = 11;
        int num2 = 9;
        int result = num1 & num2;
        System.out.println("11的二进制表示: " + Integer.toBinaryString(num1));
        System.out.println("9的二进制表示: " + Integer.toBinaryString(num2));
        System.out.println("11 & 9的结果: " + result);
        System.out.println("结果的二进制表示: " + Integer.toBinaryString(result));
    }
}

代码解析：

1. 整数声明：定义两个int类型变量num1和num2，分别赋值为11和9。
2. 按位与运算：使用&运算符计算两者的按位与结果，并将结果存储在result变量中。
3. 输出结果：通过Integer.toBinaryString()方法将整数转换为二进制字符串并输出，方便验证运算过程。

运行上述代码,输出结果为：

11的二进制表示: 1011
9的二进制表示: 1001
11 & 9的结果: 9
结果的二进制表示: 1001

（注：Integer.toBinaryString()方法不会输出前导零，因此二进制结果为1011和1001，与手动计算一致。）

按位与运算的实际应用场景

按位与运算不仅用于简单的数值计算,在实际编程中还有多种应用场景，以下列举常见用途：

判断奇偶性

利用按位与运算可以快速判断一个整数是奇数还是偶数,任何整数与1进行按位与运算，若结果为1则为奇数，为0则为偶数。

int num = 11;
if ((num & 1) == 1) {
    System.out.println("奇数");
} else {
    System.out.println("偶数");
}

取特定位的值

通过按位与运算可以提取整数中某一位或某几位二进制位的值,获取一个数的低8位（即字节）：

int num = 0xABCD; // 二进制：1010101111001101
int lowByte = num & 0xFF; // 0xFF的二进制：0000000011111111
System.out.println(Integer.toHexString(lowByte)); // 输出：CD

清零特定位

将整数的某一位或某几位清零（设置为0），可以通过按位与运算实现，将一个数的最低位清零：

int num = 11; // 二进制：1011
int cleared = num & ~1; // ~1的二进制：11111111...11111110
System.out.println(cleared); // 输出：10（二进制：1010）

权限控制

在权限管理系统中,可以使用按位与运算判断用户是否具有某项权限，定义权限常量：

final int READ = 1;    // 0001
final int WRITE = 2;   // 0010
final int EXECUTE = 4; // 0100
int userPermissions = READ | WRITE; // 用户具有读和写权限：0011
if ((userPermissions & READ) == READ) {
    System.out.println("具有读权限");
}
if ((userPermissions & EXECUTE) == EXECUTE) {
    System.out.println("具有执行权限"); // 不会输出
}

注意事项

1. 运算符优先级：按位与运算符&的优先级低于算术运算符（如、）和关系运算符（如<、>），但高于逻辑运算符&&，在使用复合表达式时，需要注意括号的添加。

   int result = (a + b) & c; // 先计算a+b，再与c进行按位与

2. 负数的二进制表示：Java中的整数采用补码表示，负数的按位与运算需要基于补码进行。

   int a = -5; // 补码：11111111 11111111 11111111 11111011
   int b = 3;  // 补码：00000000 00000000 00000000 00000011
   int result = a & b; // 补码：00000000 00000000 00000000 00000011，即3

3. 与逻辑运算符的区别：按位与&是位运算，参与运算的是二进制位；逻辑与&&是布尔运算，参与运算的是布尔值，且具有短路特性（左侧为false时不再计算右侧表达式）。

   int a = 0, b = 1;
   boolean result = (a > 0) & (b++ > 0); // 会计算b++，b变为2
   boolean result2 = (a > 0) && (b++ > 0); // 不会计算b++，b仍为2

通过以上分析,11和9的按位与运算结果为9，其核心在于二进制逐位比较的规则，在Java中，按位与运算是一种高效的操作，常用于奇偶性判断、位提取、权限控制等场景，理解二进制表示和位运算规则，并结合实际应用场景进行练习，能够更好地掌握这一知识点，提升代码的效率和性能，在实际编程中，还需注意运算符优先级、负数补码表示以及与逻辑运算符的区别，避免因理解偏差导致的错误。