Java位運算在程序設計中的使用：位掩碼（BitMask）

轉自（http://xxgblog.com/2013/09/15/java-bitmask/）

在Java中，位運算符有很多，例如與(&)、非(~)、或(|)、異或(^)、移位(<<和>>)等。這些運算符在日常編碼中很少會用到。
在下面的一個例子中，會用到位掩碼（BitMask），其中包含大量的位運算。不只是在Java中，其他編寫語言中也是可以使用的。
例如，在一個系統(tǒng)中，用戶一般有查詢(Select)、新增(Insert)、修改(Update)、刪除(Delete)四種權限，四種權限有多種組合方式，也就是有16中不同的權限狀態(tài)（2的4次方）。
Permission
一般情況下會想到用四個boolean類型變量來保存：

public class Permission {
    
    // 是否允許查詢
    private boolean allowSelect;
    
    // 是否允許新增
    private boolean allowInsert;
    
    // 是否允許刪除
    private boolean allowDelete;
    
    // 是否允許更新
    private boolean allowUpdate;

    // 省略Getter和Setter
}

上面用四個boolean類型變量來保存每種權限狀態(tài)。
NewPermission
下面是另外一種方式，使用位掩碼的話，用一個二進制數即可，每一位來表示一種權限，0表示無權限，1表示有權限。

public class NewPermission {
    // 是否允許查詢，二進制第1位，0表示否，1表示是
    public static final int ALLOW_SELECT = 1 << 0; // 0001
    
    // 是否允許新增，二進制第2位，0表示否，1表示是
    public static final int ALLOW_INSERT = 1 << 1; // 0010
    
    // 是否允許修改，二進制第3位，0表示否，1表示是
    public static final int ALLOW_UPDATE = 1 << 2; // 0100
    
    // 是否允許刪除，二進制第4位，0表示否，1表示是
    public static final int ALLOW_DELETE = 1 << 3; // 1000
    
    // 存儲目前的權限狀態(tài)
    private int flag;

    /**
     *  重新設置權限
     */
    public void setPermission(int permission) {
        flag = permission;
    }

    /**
     *  添加一項或多項權限
     */
    public void enable(int permission) {
        flag |= permission;
    }
    
    /**
     *  刪除一項或多項權限
     */
    public void disable(int permission) {
        flag &= ~permission;
    }
    
    /**
     *  是否擁某些權限
     */
    public boolean isAllow(int permission) {
        return (flag & permission) == permission;
    }
    
    /**
     *  是否禁用了某些權限
     */
    public boolean isNotAllow(int permission) {
        return (flag & permission) == 0;
    }
    
    /**
     *  是否僅僅擁有某些權限
     */
    public boolean isOnlyAllow(int permission) {
        return flag == permission;
    }
}

以上代碼中，用四個常量表示了每個二進制位代碼的權限項。
例如：
ALLOW_SELECT = 1 << 0 轉成二進制就是0001，二進制第一位表示Select權限。
ALLOW_INSERT = 1 << 1 轉成二進制就是0010，二進制第二位表示Insert權限。
private int flag存儲了各種權限的啟用和停用狀態(tài)，相當于代替了Permission中的四個boolean類型的變量。
用flag的四個二進制位來表示四種權限的狀態(tài)，每一位的0和1代表一項權限的啟用和停用，下面列舉了部分狀態(tài)表示的權限：
flag 刪除 修改 新增 查詢
1(0001) 0 0 0 1 只允許查詢（即等于ALLOW_SELECT）
2(0010) 0 0 1 0 只允許新增（即等于ALLOW_INSERT）
4(0100) 0 1 0 0 只允許修改（即等于ALLOW_UPDATE）
8(1000) 1 0 0 0 只允許刪除（即等于ALLOW_DELETE）
3(0011) 0 0 1 1 只允許查詢和新增
0 0 0 0 0 四項權限都不允許
15(1111) 1 1 1 1 四項權限都允許
使用位掩碼的方式，只需要用一個大于或等于0且小于16的整數即可表示所有的16種權限的狀態(tài)。
此外，還有很多設置權限和判斷權限的方法，需要用到位運算，例如：

public void enable(int permission) {
    flag |= permission; // 相當于flag = flag | permission;
}

調用這個方法可以在現有的權限基礎上添加一項或多項權限。
添加一項Update權限：
1
permission.enable(NewPermission.ALLOW_UPDATE);
假設現有權限只有Select，也就是flag是0001。執(zhí)行以上代碼，flag = 0001 | 0100，也就是0101，便擁有了Select和Update兩項權限。
添加Insert、Update、Delete三項權限：

permission.enable(NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE);
NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE

運算結果是1110。假設現有權限只有Select，也就是flag是0001。flag = 0001 | 1110，也就是1111，便擁有了這四項權限，相當于添加了三項權限。
上面的設置如果使用最初的Permission類的話，就需要下面三行代碼：

permission.setAllowInsert(true);
permission.setAllowUpdate(true);
permission.setAllowDelete(true);

二者對比
設置僅允許Select和Insert權限
Permission

permission.setAllowSelect(true);
permission.setAllowInsert(true);
permission.setAllowUpdate(false);
permission.setAllowDelete(false);

NewPermission

permission.setPermission(NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT);

判斷是否允許Select和Insert、Update權限
Permission

if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() && permission.isAllowUpdate())

NewPermission

if (permission. isAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT 
    | NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE))

判斷是只否允許Select和Insert權限
Permission

if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() 
    && !permission.isAllowUpdate() && !permission.isAllowDelete())

NewPermission

if (permission. isOnlyAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT))

二者對比可以感受到MyPermission位掩碼方式相對于Permission的優(yōu)勢，可以節(jié)省很多代碼量，位運算是底層運算，效率也非常高，而且理解起來也很簡單。
一些用到位掩碼的源代碼
java.lang.reflect.Modifier
在Java反射中，java.lang.reflect.Modifier是用來判斷類、成員變量、方法等包含的修飾符。在Modifier的源代碼中可以看到：

public static final int PUBLIC           = 0x00000001;
public static final int PRIVATE          = 0x00000002;  
public static final int PROTECTED        = 0x00000004;  
public static final int STATIC           = 0x00000008;  
public static final int FINAL            = 0x00000010;  
public static final int SYNCHRONIZED     = 0x00000020;
// ......
public static boolean isProtected(int mod) {
    return (mod & PROTECTED) != 0;
}
public static boolean isStatic(int mod) {
    return (mod & STATIC) != 0;
}

android.text.util.Linkify
在Android開發(fā)中，Linkify可以設置文本中的地址、電話、郵箱等是否支持點擊鏈接：

Linkify.addLinks(textView, Linkify.WEB_URLS | Linkify.EMAIL_ADDRESSES);

android.text.util.Linkify部分源碼：

public static final int WEB_URLS = 0x01;
public static final int EMAIL_ADDRESSES = 0x02;
public static final int PHONE_NUMBERS = 0x04;
public static final int MAP_ADDRESSES = 0x08;
public static final int ALL = WEB_URLS | EMAIL_ADDRESSES | PHONE_NUMBERS | MAP_ADDRESSES;

public static final boolean addLinks(Spannable text, int mask) {
    if (mask == 0) {
        return false;
    }

    URLSpan[] old = text.getSpans(0, text.length(), URLSpan.class);

    for (int i = old.length - 1; i >= 0; i--) {
        text.removeSpan(old[i]);
    }

    ArrayList<LinkSpec> links = new ArrayList<LinkSpec>();

    if ((mask & WEB_URLS) != 0) {
        gatherLinks(links, text, Patterns.WEB_URL,
            new String[] { "http://", "https://", "rtsp://" },
            sUrlMatchFilter, null);
    }

    if ((mask & EMAIL_ADDRESSES) != 0) {
        gatherLinks(links, text, Patterns.EMAIL_ADDRESS,
            new String[] { "mailto:" },
            null, null);
    }

    if ((mask & PHONE_NUMBERS) != 0) {
        gatherLinks(links, text, Patterns.PHONE,
            new String[] { "tel:" },
            sPhoneNumberMatchFilter, sPhoneNumberTransformFilter);
    }

    if ((mask & MAP_ADDRESSES) != 0) {
        gatherMapLinks(links, text);
    }

    pruneOverlaps(links);

    if (links.size() == 0) {
        return false;
    }

    for (LinkSpec link: links) {
        applyLink(link.url, link.start, link.end, text);
    }

    return true;
}
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