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如何优雅地运用位运算实现产品需求？

在开始正文以前，咱们先来讲一下 Linux 的系统权限设计。在 Linux 系统中，为了保证文件的安全，对文件全部者、同组用户、其余用户的访问权限进行了分别管理。其中，文件全部者，即创建文件或目录的用户。同组用户，是所属组群中的全部用户。其余用户，指的是既不是文件全部者，也不是同组用户的其余用户。每一个文件和目录都具备读取权限、写入权限和执行权限，这三个权限之间相互独立。数据库设计

在 Linux 系统中，每一个文件的访问权限能够用 9 个字母表示，每 3 个字母表示一类用户权限，分别表明文件建立者、同组用户、其余用户。其中，r 表示读取权限，w 表示写入权限，x 表示执行权限。经过功能模式修改文件权限，有三个部分组成，包括对象、操做和权限。ui

假设须要增长同组用户写入权限，下面来看一个例子。设计

chmod g+w /root/install.log

此外，每一类用户的访问也能够经过数字的方式进行表示。3d

那么，经过数字模式就能够对常见的 Linux 文件权限操做进行概括。code

假设须要设置建立者可读可写可执行、同组用户可读、其余用户可读，咱们能够这样写：对象

chmod 755 /root/install.log

事实上，Linux 的文件访问权限就是很是经典的位运算使用场景。无独有偶，咱们再来看下 Java 中的 java.lang.reflect.Modifier 。其中， Modifier 类采用 16 进制定义了静态常量。 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;
...

紧接着，Modifier 类提供了不少静态方法，例如 isPublic() 方法的返回值 & PUBLIC 对应的 16 进制值，若是非 0，则说明含有 public 修饰符。

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

这里有一个重要的知识点，采用 & 运算，两位同时为 1，结果才为 1，不然为 0。即 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1。例如：3&1 即 0000 0011 & 0000 0001 = 00000001，值为 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

书归正传，咱们站在前辈们的肩上，经过位运算设计优雅的多选标识，例如经过位运算实现权限控制或多状态管理，它的好处在于易扩展，避免数据库设计过程当中字段膨胀，减小磁盘存储空间。

假设，咱们如今有一个有一个业务需求：在任务中添加一个通知方式，可选项包括 IM 消息、系统提醒、邮箱、短信。选择 IM 消息后，支持 IM 即时发送；选择系统提醒后，支持站内信推送；选择选择邮箱后，该任务后续相关提醒内容，可经过发送邮件至相关人邮箱中进行通知；选择短信后，该任务后续相关提醒内容，可经过发送短信至相关人进行通知。

咱们在设计数据库库表时，一般状况下，将多个标识字段合并成一个字段，并把这个字段改为字符串型方式保存，例如，存在 1 时表示支持 IM，2 时表示支持系统消息，3 表示支持邮箱，4 表示支持短信。此时，若是同时都知足，它的存储形式就是以逗号分隔的字符串：“1,2,3,4”。这样设计的好处在于，不只消除相同字段的冗余，并且当增长新的渠道类别时，不需增长新的字段。

IM(1, "IM消息"),
SYSTEM(2, "系统提醒"),
MAIL(3, "邮箱"),
SMS(4, "短信");

但在数据查询时，咱们须要对字符串进行分隔。而且字符串类型的字段在查询效率和存储空间上不如整型字段。所以，咱们能够用“位”来解决这个问题。咱们采起不一样的位来分别表示不一样类别的标识字段。

所以，当某个任务支持 IM 时，则保存 1（0000 0001）；支持系统消息时，则保存 2（0000 0010），支持邮箱时，则保存 4（0000 0100）；支持短信时，则保存 8（0000 1000）。四种都支持，则保存 15 （0000 11111）。

位	值	说明
00000001	1	支持IM
00000010	2	支持系统消息
00000011	3	支持IM、系统消息
00000100	4	支持邮箱
00000101	5	支持邮箱、IM
00000110	6	支持邮箱、系统消息
00000111	7	支持邮箱、IM、系统消息
00001000	8	支持短信
...
00001111	15	支持邮箱、IM、系统消息、短信

紧接着，咱们经过封装经常使用方法来实现增删改。

/**
 * 判断
 * @param mod 用户当前值
 * @param value  须要判断值
 * @return 是否存在
 */
public static boolean hasMark(long mod, long value) {
    return (mod & value) == value;
}

/**
 * 增长
 * @param mod 已有值
 * @param value  须要添加值
 * @return 新的状态值
 */
public static long addMark(long mod, long value) {
    if (hasMark(mod, value)) {
        return mod;
    }
    return (mod | value);
}

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

总结一下，咱们在数据库设计时，将多个标识字段合并成一个字段，并把这个字段改为字符串型方式保存，不只消除相同字段的冗余，并且当增长新的渠道类别时，不需增长新的字段，可是字符串类型的字段在查询效率和存储空间上不如整型字段。所以，咱们能够参考用“位”来解决这个问题。咱们采起不一样的位来分别表示不一样类别的标识字段。