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第32条 用EnumSet代替位域

第32条 用EnumSet代替位域

作者: 慧执行 | 来源:发表于2017-06-14 15:57 被阅读0次

    如果一个枚举类型的元素主要用在集合中,一般就使用int枚举模式,将2的不同倍数赋予每个常量:
    public class Text {
    public static final int STYLE_BOLD = 1<<0; // 1
    public static final int STYLE_ITALIC = 1<<1; // 2
    public static final int STYLE_UNDERLINE = 1<<2; // 4
    public static final int STYLE_STRIKETHROUGH = 1<<3; // 8

       // Parameter is bitwise OR of zero or more STYLE_constants
       public void applyStyles(int styles) {.....}
    

    }

    这种表示法让你用OR位运算将几个常量合并到一个集合中,称作位域
    text.applyStyles(STYLE_BOLD | STYLE_ITALIC);

    位域表示法也允许利用位操作,有效地执行像union(联合)和intersection(交集)这样的集合操作。但位域有着int枚举常量的所有缺点,甚至更多。当位域以数字形式打印时,翻译位域比翻译简单的int枚举常量要困难得多。甚至,要遍历位域表示的所有元素也没有很容易的方法。

    什么是位域?
    位域是指信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节,而只需占几个或一个二进制位。
    例如在存放一个开关量时,只有0和1 两种状态, 用一位二进位即可。
    为了节省存储空间,并使处理简便,C语言又提供了一种数据结构,称为“位域”或“位段”。
    所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几 个不同的区域,并说明每个区域的位数。
    每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

    Java提供的位运算符有:左移( << )、右移( >> ) 、位与( & ) 、位或( | )、位非( ~ )、位异或( ^ ),除了位非( ~ )是一元操作符外,其它的都是二元操作符。

    1、左移( << )
    将二进制数值整体向左移位。如:5<<2代表将5向左移2位:

    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println(5<<2);
    }
    }

    运行结果是20,但是程序是怎样执行的呢?
    首先会将5转为2进制表示形式(java中,整数默认就是int类型,也就是32位):
    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后左移2位后,低位补0:
    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 换算成10进制为20

    2、右移( >> ) ,右移同理,只是方向不一样罢了

    System.out.println(5>>2);

    //运行结果是1
    还是先将5转为2进制表示形式:
    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后右移2位,高位补0:
    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

    3、位与( & )
    位与:第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1,那么结果的第n为也为1,否则为0

    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println(5 & 3);
    }
    }

    //运行结果是1
    将2个操作数和结果都转换为二进制进行比较:
    5转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
    3转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011


    1转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

    4、位或( | )
    位或操作:第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 只要有一个是1,那么结果的第n为也为1,否则为0

    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println(5 | 3);
    }
    }

    //结果为7
    5转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
    3转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011


    7转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

    5、位异或( ^ )
    位异或:第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 相反,那么结果的第n为也为1,否则为0

    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println(5 ^ 3);
    }
    }

    //结果为6
    5转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
    3转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011


    6转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

    6、位非( ~ ) 位非是一元操作符
    位非:操作数的第n位为1,那么结果的第n位为0,反之。

    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println(~5);
    }
    }

    //结果为-6
    5转换为二进制:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101


    -6转换为二进制:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

    由位运算操作符衍生而来的有:
    &= 按位与赋值
    |= 按位或赋值
    ^= 按位非赋值

    = 右移赋值
    <<= 赋值左移
    和 += 一个概念而已。

    举个例子:
    package com.xcy;

    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    int a = 5
    a &= 3;
    System.out.println(a);//结果是1
    }
    }

    因为位运算的运算效率比直接对数字进行加减乘除高很多,所以当出现以下情景且对运算效率要求较高时,可以考虑使用位运算。不过实际工作中,很少用到它,我也不知道为什么很少有人用它,我想应该是它比较晦涩难懂,如果用它来进行一些运算,估计编写的代码的可读性会不强,毕竟我们写的代码不仅仅留给自己一个人看。

    1. 判断int型变量a是奇数还是偶数
      a&1 = 0 偶数
      a&1 = 1 奇数
    2. 求平均值,比如有两个int类型变量x、y,首先要求x+y的和,再除以2,但是有可能x+y的结果会超过int的最大表示范围,所以位运算就派上用场啦。
      (x&y)+((x^y)>>1);
    3. 对于一个大于0的整数,判断它是不是2的几次方
      ((x&(x-1))==0)&&(x!=0);
    4. 比如有两个int类型变量x、y,要求两者数字交换,位运算的实现方法:性能绝对高效
      x ^= y;
      y ^= x;
      x ^= y;
    5. 求绝对值
      int abs( int x )
      {
      int y ;
      y = x >> 31 ;
      return (x^y)-y ; //or: (x+y)^y
      }
    6. 取模运算,采用位运算实现:
      a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)
    7. 乘法运算 采用位运算实现
      a * (2^n) 等价于 a << n
    8. 除法运算转化成位运算
      a / (2^n) 等价于 a>> n
    9. 求相反数
      (~x+1)
      10 a % 2 等价于 a & 1

    对于需要传递对组常量集时,可以使用EnumSet来代替位域,EnumSet有效的表示从单个枚举类型中提取的多个值的多个集合.这个类实现Set接口,提供了丰富的功能和类型安全性,以及可以从任何其他Set实现中得到的互用性.
    下面用EnumSet将2的不同倍数赋值给每个常量

    public class Text{
    public enum Style{BOLD,ITALIC,UNDERLINE,STRIKETHROUGH}
    public void applyStyles(Set<Style> styles){
    //实现方案
    }
    }

    客户端代码
    text.applyStyles(EnumSet.of(Style.BOLD,Style.ITALIC));

    总之:正是因为枚举类型要用在集合(Set)中,所以没有理由用位域来表示它.EnumSet类集位域的简洁和性能的优势及枚举类型的所有优点与一身.实际上EnumSet也有个缺点,即它无法创建不可变的EnumSet(Java1.6为止没有解决).同时,可以用Collections.unmodifiable将EnumSet封装起来,但是间接性和性能会受到影响.

    http://blog.csdn.net/hudashi/article/details/6943843 EnumSet 使用
    http://brokendreams.iteye.com/blog/2267485 Jdk1.6 Collections Framework源码解析(11)-EnumSet

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