什么?你还不会用位运算来操作状态?
回顾
首先来回顾一下位运算,什么是位运算呢?
位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作。
在 Java 语言中,位运算有如下这些:
左移(<<)。
右移(>>)。
无符号右移(>>>)。
与(&)。
或(|)。
非(~)。
异或(^)。
在本篇文章中,我们所需要用到的有如下几个(其他的后续文章再讲):
&(与运算):只有当两方都为 true 时,结果才是 true,否则为 false。
|(或运算):只要当一方为 true 时,结果就是 true,否则为 false。
^(异或运算):只要两方不同,结果就是 true,否则为 false。
以 true、false 为例:
true & true = true
true & false = false
true | false = true;
false | false = false;
true ^ true = false;
true ^ false = true;
以数字运算为例:
6 & 4 = ?
6 | 4 = ?
6 ^ 4 = ?
当以数字运算时,我们首先需要知道这些数字的二进制,假设 6 是 int 类型,那么其二进制如下:
00000000 00000000 00000000 00000110
在 Java 中,int 占了 4 个字节(Byte),一个字节呢又等于 8 个 Bit 位。所以 int 类型的二进制表现形式如上。
在这里为方便讲解,直接取后 8 位:00000110。
4 的二进制码如下:
00000100
在二进制码中,1 为 true,0 为 false,根据这个,我们再来看看 6 & 4
的运算过程:
00000110
00000100
-----------
00000100
对每位的数进行运算后,结果为 4。
再来看看 | 运算:
6 | 4 = ?
6 和 4 的二进制上面已经说了:
00000110
00000100
-----------
00000110
可以发现最后的结果是 6。
最后再来看看 ^ 运算:
6 ^ 4 = ?
00000110
00000100
-----------
00000010
结果是 2。
应用
通过上面的例子,我们已经回顾了 & 、 | 以及 ^ 运算。现在来将它应用到实际的应用中。
假如我们现在要定义一个人的模型,这个人可能会包含有多种性格,比如说什么乐观型、内向型啦...
要是想要知道他包含了哪种性格,那么我们该如何判断呢?
可能在第一时间会想到:
if(这个人是乐观性){
....
}else if(这个人是内向型){
...
}
那么如果有很多种性格呢?一堆判断写起来真的是很要命..
下面就来介绍一种更简单的方式。首先来定义一组数:
public static final int STATUS_NORMAL = 0;
public static final int STATUS_OPTIMISTIC = 1;
public static final int STATUS_OPEN = 2;
public static final int STATUS_CLOSE = 4;
把它们转换为二进制:
0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0001
0000 0000 0000 0010
0000 0000 0000 0100
发现其中二进制的规律没有?都是 2 的次幂,并且二进制都只有一个为 1 位,其他都是 0 !
然后再来定义一个变量,用于存储状态(默认值是 0):
private static int mStatus = STATUS_NORMAL;
当我们要保存状态时,直接用 | 运算即可:
mStatus |= STATUS_OPTIMISTIC;
保存的运算过程如下:
00000000
执行 | 运算(只要有 1 则为 1)
00000001
-----------
00000001 = 1
相当于就把这个 1 存储到 0 的二进制当中了。
那么如果要判断 mStatus
中是否有某个状态呢?使用 & 运算:
System.out.println((mStatus & STATUS_OPTIMISTIC) != 0);// true,代表有它
计算过程如下:
00000001
执行 & 运算(都为 1 才为 1)
00000001
-----------
00000001 = 1
再来判断一个不存在的状态 mStatus & STATUS_OPEN
:
System.out.println((mStatus & STATUS_OPEN) != 0);// false,代表没有它
计算过程如下:
00000001
00000010
-----------
00000000 = 0
可以发现,因为 STATUS_OPEN
这个状态的二进制位,1 的位置处,mStatus
的二进制并没有对于的 1,而又因为其他位都是 0,导致全部归 0,计算出来的结果自然也就是 0 了。
这也就是为什么定义状态的数字中,是 1、2、4 这几位数了,因为他们的特定就是二进制只有一个为 1 的位,其他位都是 0,并同其他数位 1 的位不冲突。
如果换成其他的数,就会有问题了。比如说 3:
mStatus |= 3
计算过程:
00000000
00000011
-----------
00000011 = 3
运算完毕,这时候 mStatus
中已经存储了 3 这个值了,我们再来判断下是否存在 2:
System.out.println((mStatus & 2) != 0);// true,代表有它,但是其实是没有的
00000011
00000010
-----------
00000010 = 2
结果是 true,但是其实我们只存储了 3 到 mStatus
中,结果肯定是错误的。
所以我们在定义的时候,一定不要手滑定义错了数字。
存储和判断已经说了,那么如何取出呢?这时候就要用到 ^ 运算了。
假如现在 mStatus
中已经存储了 STATUS_OPTIMISTIC
状态了,要把它给取出来,这样写即可:
mStatus ^= STATUS_OPTIMISTIC
其中的运算过程:
00000001
执行 ^ 运算,两边不相同,则为 true
00000001
-----------
00000000
可以看到状态又回到了最初没有存储 STATUS_OPTIMISTIC
状态的时候了。
最后再来看一个取出的例子,这次是先存储两个状态,然后再取出其中一个:
mStatus |= STATUS_OPTIMISTIC
mStatus |= STATUS_OPEN
存储完后,mStatus
的二进制为:
00000011
再来取出 STATUS_OPEN
这个状态:
mStatus ^= STATUS_OPEN
运算过程:
00000011
00000010
-----------
00000001
mStatus
现在就只有 STATUS_OPTIMISTIC
的状态了。
总结
通过 |、^、& 运算,我们可以很方便快捷的对状态值进行操作。当然,位运算的应用不仅限于状态值,知道了其中的二进制运算原理后,还有更多的其他应用场景,等着你去发现。
作者:Airsaid
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来源:稀土掘金
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