Как именно побитовые операторы работают в Java?

В настоящее время я пытаюсь разобраться с побитовыми операторами и операторами сдвига битов в Java. Хотя они имеют смысл для меня в упрощенных игрушечных примерах (в основном положительные целые числа), мое понимание разваливается, как только задействованы отрицательные значения, а также в некоторых других случаях. Я пробовал искать в Интернете с помощью двух поисковых систем и даже проверил спецификацию Java. Я не могу найти источник, который правильно описывает, как работают побитовые операторы и операторы сдвига битов в Java.

Одна функция в стандартной библиотеке Java, которая меня особенно сбивает с толку, — это java.lang.Integer.toUnsignedLong(int). Здесь показан исходный код OpenJdk (LGPLv2 с исключением classpath) с выдержкой из Javadoc:

/**
 * Converts the argument to a {@code long} by an unsigned
 * conversion.  In an unsigned conversion to a {@code long}, the
 * high-order 32 bits of the {@code long} are zero and the
 * low-order 32 bits are equal to the bits of the integer
 * argument.   
 */
public static long toUnsignedLong(int x) {
    return ((long) x) & 0xffffffffL;
}

Согласно официальной документации, приведенной выше, «старшие 32 бита длинного равны нулю, а младшие 32 бита равны битам целочисленного аргумента». Однако я не понимаю, как это следует из кода внутри тела метода.

Читая метод, я думаю о положительном x следующим образом:

1. Когда целое число преобразуется в длинное, его бит знака/старший значащий бит равен нулю. Таким образом, бит длинного знака/старший значащий бит равен нулю, а младшие биты равны битам целого числа.
2. Поскольку в длинном 0xffffffff все единицы находятся в младших 4 байтах, и поскольку только в этих байтах будут данные, эта маска не действует, и возвращается правильный результат.

Однако, когда я читаю это в контексте негатива x, мое понимание разваливается:

1. Когда целое число слишком длинное, его бит знака/старший значащий бит равен единице. Таким образом, бит длинного знака / наиболее значимый равен единице, а младшие биты равны битам целого числа, за исключением того, что старший бит четвертого наименее значимого байта равен нулю, когда он равен единице в целом числе.
2. Поскольку длинный 0xffffffff имеет все единицы в младших 4 байтах и ​​ноль в старших четырех байтах, он имеет единственный эффект изменения бита знака в длинном и сохраняет неправильное целое число в четырех младших значащих битах без изменений. . Таким образом, он возвращает неверный ответ из этого метода, где бит знака целого числа изменяется по мере того, как оно переходит в длинное.

Однако, когда я тестирую этот метод, я получаю результаты, соответствующие Javadoc. Я подозреваю, что неправильно понимаю один или несколько фундаментальных моментов о побитовых операторах в Java или его двух целочисленных представлениях, и я надеюсь, что этот вопрос может прояснить эти моменты.