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如何優雅地運用位運算實現產品需求？

在開始正文以前，咱們先來講一下 Linux 的系統權限設計。在 Linux 系統中，爲了保證文件的安全，對文件全部者、同組用戶、其餘用戶的訪問權限進行了分別管理。其中，文件全部者，即創建文件或目錄的用戶。同組用戶，是所屬組羣中的全部用戶。其餘用戶，指的是既不是文件全部者，也不是同組用戶的其餘用戶。每一個文件和目錄都具備讀取權限、寫入權限和執行權限，這三個權限之間相互獨立。數據庫設計

在 Linux 系統中，每一個文件的訪問權限能夠用 9 個字母表示，每 3 個字母表示一類用戶權限，分別表明文件建立者、同組用戶、其餘用戶。其中，r 表示讀取權限，w 表示寫入權限，x 表示執行權限。經過功能模式修改文件權限，有三個部分組成，包括對象、操做和權限。ui

假設須要增長同組用戶寫入權限，下面來看一個例子。設計

chmod g+w /root/install.log

此外，每一類用戶的訪問也能夠經過數字的方式進行表示。3d

那麼，經過數字模式就能夠對常見的 Linux 文件權限操做進行概括。code

假設須要設置建立者可讀可寫可執行、同組用戶可讀、其餘用戶可讀，咱們能夠這樣寫：對象

chmod 755 /root/install.log

事實上，Linux 的文件訪問權限就是很是經典的位運算使用場景。無獨有偶，咱們再來看下 Java 中的 java.lang.reflect.Modifier 。其中， Modifier 類採用 16 進制定義了靜態常量。 blog

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 final int VOLATILE         = 0x00000040;
public static final int TRANSIENT        = 0x00000080;
public static final int NATIVE           = 0x00000100;
public static final int INTERFACE        = 0x00000200;
public static final int ABSTRACT         = 0x00000400;
public static final int STRICT           = 0x00000800;
...

緊接着，Modifier 類提供了不少靜態方法，例如 isPublic() 方法的返回值 & PUBLIC 對應的 16 進制值，若是非 0，則說明含有 public 修飾符。

public static boolean isPublic(int mod) {
    return (mod & PUBLIC) != 0;
}

這裏有一個重要的知識點，採用 & 運算，兩位同時爲 1，結果才爲 1，不然爲 0。即 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1。例如：3&1 即 0000 0011 & 0000 0001 = 00000001，值爲 1。

0000 0011
&    0000 0001 
=    0000 0001

private static final int CLASS_MODIFIERS =
        Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
        Modifier.ABSTRACT       | Modifier.STATIC       | Modifier.FINAL   |
        Modifier.STRICT;

     0000 0000 0000 0001
｜   0000 0000 0000 0010 
｜   0000 0000 0000 0100 
｜   0000 0000 0000 1000 
｜   0000 0000 0001 0000 
｜   0000 0100 0000 0000
｜   0000 1000 0000 0000
=    0000 1100 0001 1111

書歸正傳，咱們站在前輩們的肩上，經過位運算設計優雅的多選標識，例如經過位運算實現權限控制或多狀態管理，它的好處在於易擴展，避免數據庫設計過程當中字段膨脹，減小磁盤存儲空間。

假設，咱們如今有一個有一個業務需求：在任務中添加一個通知方式，可選項包括 IM 消息、系統提醒、郵箱、短信。選擇 IM 消息後，支持 IM 即時發送；選擇系統提醒後，支持站內信推送；選擇選擇郵箱後，該任務後續相關提醒內容，可經過發送郵件至相關人郵箱中進行通知；選擇短信後，該任務後續相關提醒內容，可經過發送短信至相關人進行通知。

咱們在設計數據庫庫表時，一般狀況下，將多個標識字段合併成一個字段，並把這個字段改爲字符串型方式保存，例如，存在 1 時表示支持 IM，2 時表示支持系統消息，3 表示支持郵箱，4 表示支持短信。此時，若是同時都知足，它的存儲形式就是以逗號分隔的字符串：「1,2,3,4」。這樣設計的好處在於，不只消除相同字段的冗餘，並且當增長新的渠道類別時，不需增長新的字段。

IM(1, "IM消息"),
SYSTEM(2, "系統提醒"),
MAIL(3, "郵箱"),
SMS(4, "短信");

但在數據查詢時，咱們須要對字符串進行分隔。而且字符串類型的字段在查詢效率和存儲空間上不如整型字段。所以，咱們能夠用「位」來解決這個問題。咱們採起不一樣的位來分別表示不一樣類別的標識字段。

所以，當某個任務支持 IM 時，則保存 1（0000 0001）；支持系統消息時，則保存 2（0000 0010），支持郵箱時，則保存 4（0000 0100）；支持短信時，則保存 8（0000 1000）。四種都支持，則保存 15 （0000 11111）。

位	值	說明
00000001	1	支持IM
00000010	2	支持系統消息
00000011	3	支持IM、系統消息
00000100	4	支持郵箱
00000101	5	支持郵箱、IM
00000110	6	支持郵箱、系統消息
00000111	7	支持郵箱、IM、系統消息
00001000	8	支持短信
...
00001111	15	支持郵箱、IM、系統消息、短信

緊接着，咱們經過封裝經常使用方法來實現增刪改。

/**
 * 判斷
 * @param mod 用戶當前值
 * @param value  須要判斷值
 * @return 是否存在
 */
public static boolean hasMark(long mod, long value) {
    return (mod & value) == value;
}

/**
 * 增長
 * @param mod 已有值
 * @param value  須要添加值
 * @return 新的狀態值
 */
public static long addMark(long mod, long value) {
    if (hasMark(mod, value)) {
        return mod;
    }
    return (mod | value);
}

/**
 * 刪除
 * @param mod 已有值
 * @param value  須要刪除值
 * @return 新值
 */
public static long removeMark(long mod, long value) {
    if (!hasMark(mod, value)) {
        return mod;
    }
    return mod ^ value;
}

總結一下，咱們在數據庫設計時，將多個標識字段合併成一個字段，並把這個字段改爲字符串型方式保存，不只消除相同字段的冗餘，並且當增長新的渠道類別時，不需增長新的字段，可是字符串類型的字段在查詢效率和存儲空間上不如整型字段。所以，咱們能夠參考用「位」來解決這個問題。咱們採起不一樣的位來分別表示不一樣類別的標識字段。