Effective Java

第32条 用EnumSet代替位域

2017-06-14  本文已影响0人  慧执行

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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