位运算

二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是逢二进一，借位规则是借一当二。因为它只使用0、1两个数字符号，非常简单方便。

常用位运算

• 位与 & (1&1=1 0&0=0 1&0=0)
• 位或 | (1|1=1 0|0=0 1|0=1)
• 位非 ₍1=0 ~0=1)
• 位异或 ^ (1^1=0 1^0=1 0^0=0)
• 有符号右移>>(若正数,高位补0,负数,高位补1)
• 有符号左移<<
• 无符号右移>>>(不论正负,高位均补0)

有趣的取模性质：取模 a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)，所以在 map 里的数组个数一定是 2 的乘方数，计算 key 值在哪个元素中的时候，就用位运算来快速定位。

位运算结果

/**
 * 位运算
 */
public class IntToBinary {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("the 4 is : " + Integer.toBinaryString(4));
        System.out.println("the 6 is : " + Integer.toBinaryString(6));
        //位与&(真真为真 真假为假 假假为假)
        System.out.println("the 4&6 is : " + Integer.toBinaryString(6 & 4));
        //位或|(真真为真 真假为真 假假为假)
        System.out.println("the 4|6 is : " + Integer.toBinaryString(6 | 4));
        //位非~
        System.out.println("the ~4 is : " + Integer.toBinaryString(~4));
        //位异或^(真真为假 真假为真 假假为假)
        System.out.println("the 4^6 is : " + Integer.toBinaryString(6 ^ 4));
        //有符号右移>>(若正数,高位补0,负数,高位补1)
        System.out.println("the 4>>1 is : " + Integer.toBinaryString(4 >> 1));
        //有符号左移<<(若正数,高位补0,负数,高位补1)
        System.out.println("the 4<<1 is : " + Integer.toBinaryString(4 << 1));
        //无符号右移>>>(不论正负,高位均补0)
        System.out.println("the 234567 is : " + Integer.toBinaryString(234567));
        System.out.println("the 234567>>>4 is : " + Integer.toBinaryString(234567 >>> 4));
        //无符号右移>>>(不论正负,高位均补0)
        System.out.println("the -4 is : " + Integer.toBinaryString(-4));
        System.out.println("the -4>>>4 is : " + Integer.toBinaryString(-4 >>> 4));
        System.out.println(Integer.parseInt(Integer.toBinaryString(-4 >>> 4), 2));

        //取模a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)
        System.out.println("the 345 % 16 is : " + (345 % 16) + " or " + (345 & (16 - 1)));

        System.out.println("Mark hashCode is : " + "Mark".hashCode() + "="
                + Integer.toBinaryString("Mark".hashCode()));
        System.out.println("Bill hashCode is : " + "Bill".hashCode() + "="
                + Integer.toBinaryString("Bill".hashCode()));
    }
}

打印结果：

the 4 is : 100
the 6 is : 110
the 4&6 is : 100
the 4|6 is : 110
the ~4 is : 11111111111111111111111111111011
the 4^6 is : 10
the 4>>1 is : 10
the 4<<1 is : 1000
the 234567 is : 111001010001000111
the 234567>>>4 is : 11100101000100
the -4 is : 11111111111111111111111111111100
the -4>>>4 is : 1111111111111111111111111111
268435455
the 345 % 16 is : 9 or 9
Mark hashCode is : 2390765=1001000111101011101101
Bill hashCode is : 2070567=111111001100000100111

位运算运用场景

• Java中的类修饰符、成员变量修饰符、方法修饰符
• Java容器中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的实现
• 权限控制或者商品属性
• 简单可逆加密(1^1=0 ; 0^1=1 )

实战：权限控制

/**
 * 位运算的运用-权限控制,add,query,modify,del
 */
public class Permission {
    private static final int ALLOW_SELECT = 1 << 0;
    private static final int ALLOW_INSERT = 1 << 1;
    private static final int ALLOW_UPDATE = 1 << 2;
    private static final int ALLOW_DELETE = 1 << 3;

    //当前的权限状态
    private int flag;

    public void setPermission(int permission) {
        flag = permission;
    }

    /*增加权限,可以一项或者多项*/
    public void addPermission(int permission) {
        flag = flag | permission;
    }

    /*删除权限,可以一项或者多项*/
    public void disablePermission(int permission) {
        flag = flag & ~permission;
    }

    /*是否拥有某些权限*/
    public boolean isAllow(int permission) {
        return (flag & permission) == permission;
    }

    /*是否不拥有某些权限*/
    public boolean isNotAllow(int permission) {
        return (flag & permission) == 0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int flag = 15;
        Permission permission = new Permission();
        permission.setPermission(flag);
        permission.disablePermission(ALLOW_DELETE | ALLOW_INSERT);
        System.out.println("ALLOW_SELECT=" + permission.isAllow(ALLOW_SELECT));
        System.out.println("ALLOW_INSERT=" + permission.isAllow(ALLOW_INSERT));
        System.out.println("ALLOW_UPDATE=" + permission.isAllow(ALLOW_UPDATE));
        System.out.println("ALLOW_DELETE=" + permission.isAllow(ALLOW_DELETE));
    }
}

打印结果：

ALLOW_SELECT=true
ALLOW_INSERT=false
ALLOW_UPDATE=true
ALLOW_DELETE=false

使用位运算的优劣势：
节省很多代码量、效率高、属性变动影响小、不直观。