3.1.4　按位逻辑与短路逻辑

前面提到逻辑运算只能操作布尔变量，这其实是不严谨的，因为经过Java编程实践，会发现“&”“|”“^”这3个逻辑运算符竟然可以对数字做运算。譬如下面的代码就直接对数字分别开展了“与”“或”“异或”运算（完整代码见本章源码的src\com\control\logic\ShortCircuit.java）：

        // 3的二进制为00000011，7的二进制为00000111
        int andNumber=3&7;  // 对两个数字开展“按位与”运算
        System.out.println("andNumber="+andNumber);
        int orNumber=3|7;  // 对两个数字开展“按位或”运算
        System.out.println("orNumber="+orNumber);
        int xorNumber=3^7;  // 对两个数字开展“按位异或”运算
        System.out.println("xorNumber="+xorNumber);

上述代码也能成功编译运行，运行结果如下：

andNumber=3
orNumber=7
xorNumber=4

究其原因，原来这3个逻辑运算符属于按位逻辑运算符。所谓按位逻辑，指的是先将操作数转换成二进制，再对二进制的操作数逐位开展逻辑运算，最后把每位的逻辑结果重新拼成一个二进制的运算值。例如，数字3的二进制表达为00000011，数字7的二进制表达为00000111，那么对这两个二进制数开展“按位与”运算，得到的二进制结果为00000011，即数字3；对这两个二进制数开展“按位或”运算，得到的二进制结果为00000111，即数字7；对这两个二进制数开展“按位异或”运算，得到的二进制结果为00000100，即数字4。

以上的实验结果说明逻辑与、逻辑或、逻辑异或符号实质上是按位逻辑运算符，之前的布尔变量只是按位逻辑的一种运算类型。既然按位逻辑比较的是左右两边的各个二进制位，就意味着必须先确定左右两边的操作数值，然后才能对两个操作数进行按位运算。这么看来，按位逻辑并非真正意义上的逻辑操作，正常情况的逻辑运算应当具备下列特征：

（1）只判断真和假，不判断0和1，更不是逐位判断。

（2）对于“与”运算，一旦左边的操作数为假，则无论右边的操作数是真还是假，运算结果一定为假。

（3）对于“或”运算，一旦左边的操作数为真，则无论右边的操作数是真还是假，运算结果一定为真。

对比发现，按位逻辑不但不符合上述的第一点特征，也不符合第二点和第三点特征，因为按位逻辑需要左右两边都确定之后，才能开展逻辑运算。显然这样做并不经济，倘若左边的操作数就能确定运算结果，那又何苦画蛇添足进行右边的计算呢？为解决按位逻辑存在的问题，Java引入了新的短路符号来帮忙，包括短路与符号“&&”和短路或符号“||”。短路的意思是：如果左边已经接通，那就不绕道右边了。

话虽如此，但如何证明短路逻辑确实高效呢？下面通过一个例子来分辨按位逻辑和短路逻辑之间的区别，关键在于逻辑符号的右边需要修改变量值，为此引入了自增符号“++”。具体的逻辑运算代码如下，主要是比较逻辑与“&”和短路与“&&”的运算结果：

    int i=1, j=1;
    // 对于按位逻辑运算，需要等待左右两边都计算完毕，才进行按位逻辑判断
    boolean result1=3 > 4 & ++i < 5;
    System.out.println("result1=" + result1 + ", i=" + i);
    // 对于短路逻辑运算，一旦左边的计算能够确定结果，就立即返回判断结果，不再进行右边的计算
    boolean result2=3 > 4 && ++j < 5;
    System.out.println("result2=" + result2 + ", j=" + j);

运行以上示例代码，得到以下运算日志：

result1=false, i=2
result2=false, j=1

可见，两个逻辑式子的运算结果都为false，不同之处在于：“&”符号同时执行了左右两边的运算，所以i++执行之后i值变为2；而“&&”符号先执行左边的运算，发现3>4为假，说明“与”运算肯定为假，此时整个式子直接返回假，不再执行右边的计算，于是j值仍然为1（j++未执行）。从该实验看到，短路逻辑运算名副其实，其效率高于按位逻辑运算，因而在实际开发过程中更经常使用短路符号“&&”和“||”开展逻辑运算，很少使用单个的“&”和“|”。