一. 实际项目常见场景

比如就拿我自己博客网站来说，我的每一篇文章都有，是否顶置，是否公开，是否原创，是否热文，是否推荐等属性，那么对应的我就要在数据库中新建5个字端，分别用0和1表示是和否，其实这是很浪费的，每个字段就两个状态，以后如果还要增加字段的话，那么还要加数据库字段。

那么可能你们还见过用一个字段，0表示xxx，1表示xxx，2表示xxx，3表示xxx等，用这种方式可以吗，有的场景可以，有的就不太行，以博客文章为例，文章可能同时有多种属性，既是顶置文章，又是原创文章，这种方案就不行了，因为不能同时表示多种状态。

今天讲的位运算，就是可以解决这个问题，用一个字段就能同时表示多种状态。

二. 基本前置知识

左移，右移：

左移（<<）: 符号位不变，低位补0。如：2<<2结果为8。

右移（>>）: 低位溢出，符号位不变，并用符号位补溢出的高位。如：-6>>2结果为-2。

按位与（&）

按位与的运算规则

规则总结：只有两个操作数对应位同为1时，结果为1，其余全为0. （或者是只要有一个操作数为0，结果就为0）

按位或（ | ）

按位或运算规则：

规则总结：只有两个操作数对应位同为0时，结果为0，其余全为1.（或者是只要有一个操作数为1，结果就为1）。

按位异或（^）

按位异或运算规则：

规则总结：相异为1，相同为0

三. 如何用位运算用一个int值表示多种状态

一个int4个字节，32位，如果让每一个二进制位拥有特殊含义，那么用一个值就能实现多种状态的压缩，如下图所示，实际上这种方式运用的很广，就是位图bitmap的思想，redis的bitmap结构，布隆过滤器都是用了类似的设计。

下面进行实战：

首先我们先定义每个位置上的状态表示什么

先定义好：

1 ：第一位表示是否公开

1 << 1 = 2 ：第二位表示是否顶置

1 << 2 = 4 : 第三位表示是否原创

定义的化需要用2的整数幂表示，因为整数幂只有自己位为1，其他位为0，方便操作。

那么我们如果想用一个值同时表示上面三个状态该怎么处理呢？

将定义的3个状态值进行或处理，或操作就是将1进行汇聚，如上图，第一位，第二位，第三位的1进行或操作后，变成的值三位都是1，那么1|2|4 = 7，这个7就能表示既公开，也顶置，也原创。

如果我从数据库读取的值为7，那么我怎么知道他包含哪几个状态呢？

如果我们想验证7这个状态是否顶置，该怎么办，就可以将7与我们想要验证的属性（也就是定义的1 << 1 = 2）进行&操作，判断结果是否为想验证的值，如果等于那么就表示顶置，如果不等于，那么就是不顶置，原理见上图。不明白的话，可以多缕缕。

现在7已经表示，公开，顶置，原创了，如果我想要修改去除某个属性怎么办呢？比如想去除顶置属性。

很简单，将7与想移除的属性，进行^操作，异或是相异为1，相同为0，其实就是把目标位的1变成0，也就移除掉了，同时不影响其他位。

四. 代码实操

实体类Article:

@ToString
@EqualsAndHashCode
@Builder
public class Article {

    @Getter
    @Setter
    private Integer id;

    @Getter
    @Setter
    private String articleName;

    @Getter
    @Setter
    private String articleDesc;

    @Getter
    @Setter
    private LocalDateTime createTime;

    @Getter
    @Setter
    private Integer status;

    private final boolean articlePublic;
    private final boolean articleUp;
    private final boolean articleOriginal;
    private final boolean articleHot;
    private final boolean articleRecommend;

    public boolean isArticlePublic() {
        return ArticleStatus.hasStatus(this.status,ArticleStatus.ARTICLE_PUBLIC);
    }

    public boolean isArticleUp() {
        return ArticleStatus.hasStatus(this.status,ArticleStatus.ARTICLE_UP);
    }

    public boolean isArticleOriginal() {
        return ArticleStatus.hasStatus(this.status,ArticleStatus.ARTICLE_ORIGINAL);
    }

    public boolean isArticleHot() {
        return ArticleStatus.hasStatus(this.status,ArticleStatus.ARTICLE_HOT);
    }

    public boolean isArticleRecommend() {
        return ArticleStatus.hasStatus(this.status,ArticleStatus.ARTICLE_RECOMMEND);
    }
}

使用了status表示所有状态，数据库也只存储这个字段，下面的articlePublic, articleUp,articleOriginal 等字段不进入数据库存储，写在这里是为了使用方便，且定义为final，没写set方法，只在get的时候，通过ArticleStatus类将 status 进行转换。

定义枚举ArticleStatus，并写了一些添加状态，判断，移除状态的方法。

@Getter
public enum ArticleStatus {

    ARTICLE_PUBLIC(1,"公开文章"),
    ARTICLE_UP(1 << 1,"顶置文章"),
    ARTICLE_ORIGINAL(1 << 2,"原创文章"),
    ARTICLE_HOT(1 << 3,"hot文章"),
    ARTICLE_RECOMMEND(1 << 4,"推荐文章"),
    ;

    private int code;

    private String message;


    ArticleStatus(int code, String message) {
        this.code = code;
        this.message = message;
    }

    /**
     * 检查是否存在某个属性
     */
    public static Boolean hasStatus(Integer status, ArticleStatus articleStatus){
        return (articleStatus.code & status) == articleStatus.code;
    }

    /**
     * 在原来的基础上添加某种属性
     */
    public static int addStatus(Integer status, ArticleStatus articleStatus){
        if(hasStatus(status, articleStatus)){
            return status;
        }
        return (status | articleStatus.code);
    }

    /**
     * 移除某种属性
     */
    public static int removeStatus(Integer status, ArticleStatus articleStatus) {
        if(!hasStatus(status, articleStatus)){
            return status;
        }
        return status ^ articleStatus.code;
    }

    /**
     * 获取当前值包含的所有状态信息
     */
    public static List binaryToList(int status) {
        return Arrays.stream(values()).filter(articleStatus -> hasStatus(status, articleStatus))
                .map(ArticleStatus::getMessage).collect(Collectors.toList());
    }
}

测试：

public static void main(String[] args) {

    /**
     * 初始化状态为公开文章
     */
    int status = ArticleStatus.ARTICLE_PUBLIC.getCode();

    // 增加顶置属性，原创属性，热文属性
    status = ArticleStatus.addStatus(status,ArticleStatus.ARTICLE_UP);
    status = ArticleStatus.addStatus(status,ArticleStatus.ARTICLE_ORIGINAL);
    status = ArticleStatus.addStatus(status,ArticleStatus.ARTICLE_HOT);

    Article article = Article.builder()
            .id(1)
            .articleName("测试文章")
            .articleDesc("描述信息")
            .createTime(LocalDateTime.now())
            .status(status)
            .build();

    System.out.println("入库文章信息：" + article);
    System.out.println("入库文章包含的属性：" + ArticleStatus.binaryToList(article.getStatus()));

    // 移除文章的公开属性
    status = ArticleStatus.removeStatus(status,ArticleStatus.ARTICLE_PUBLIC);
    article.setStatus(status);

    System.out.println("更新的文章信息：" + article);
    System.out.println("更新的文章包含的属性：" + ArticleStatus.binaryToList(article.getStatus()));

}

输出结果：

入库文章信息：Article(id=1, articleName=测试文章, articleDesc=描述信息, createTime=2021-04-26T15:10:10.643, status=15, articlePublic=true, articleUp=true, articleOriginal=true, articleHot=true, articleRecommend=false)
入库文章包含的属性：[公开文章, 顶置文章, 原创文章, hot文章]

更新的文章信息：Article(id=1, articleName=测试文章, articleDesc=描述信息, createTime=2021-04-26T15:10:10.643, status=14, articlePublic=false, articleUp=true, articleOriginal=true, articleHot=true, articleRecommend=false)
更新的文章包含的属性：[顶置文章, 原创文章, hot文章]

可以看到，我们只用了一个字段，就很方便的管理了5个字段属性，通过工具类进行状态添加，状态移除，状态判断等，在表数据量很大时，这种方式就节省了很多空间。

五. 总结

本文通过原理，实际代码等讲解了位运算在实际项目中的应用，这只是其中一个场景，在一些流程状态中，会有很多状态，且这些状态有先后顺序的，就可以用这种方式记录已执行的状态；

再比如，权限系统中，可以用多个int表示多个权限组（可以理解为角色），每个组有自己权限，每个人可以属于多个组，等等，也可以用到这种思想；

或者多个业务组存在多个业务，也是上面类似的思路。总之，就是位图的思想，状态压缩，一个值可以表示多种状态，而且如果状态超过32，可以用long表示。