位运算还能这么用，高阶玩法
位运算，基本上没有一个理工科生不知道的基础知识，即使你在IT技术行业，基本对其了如指掌，但是，你还知道它还能怎么用吗？有没有更加高阶的玩法？
位运算主要还是更加接近计算机底层的0,1计算，这些我们入门学习的时候基本上就懂了，所以这里就不进行讲述了。
刚学习位运算的时候，一切都是那么简单，不就是位的与、或、异或、非、无符号右移、左移、右移等操作，这些对于计算机来说都是最简单最快速的操作了，但是如果我们人类要进行位运算却不是那么容易了，一般简单的还能算下，稍微复杂点的还是得需要笔纸或其它介质来辅助我们进行计算。所以，有时我们的脑袋可能不会很快的进行转换，但是基本原理懂了之后，我们就能得心应手了。
位运算的进一步玩法，你应该也了解过：
①计算一个数是不是2的次幂：x && !(x & (x - 1))；
②计算两个数的最大最小值：x ^ ((x ^ y) & -(x < y))
③交换两个数：x ^= y; y ^= x; x ^= y; 等等。
想必你对上面举例的几种算法都是了如指掌或有所耳闻。其优点想必你也清楚了！接下来，我们会讲讲其它更加高阶的用法。请继续往下看吧（重点来了）。
这里主要是使用到的位运算符：与&、或|、异或^。所以你要对其原理非常清楚，这里给下简洁的记法：
①与&：全true，则true；
②或|：一true，则true；
③异或^：不同，则true。
（其它情况则为false。）
...（这里是一条分割线）
好了，废话不多说了，直接根据现实实例来说起吧。这里以Netty部分源码为例（zk源码同样也有类似的）
@Override
protected void doWrite(ChannelOutboundBuffer in) throws Exception {
final SelectionKey key = selectionKey();
final int interestOps = key.interestOps();
for (;;) {
Object msg = in.current();
if (msg == null) {
// Wrote all messages.
if ((interestOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
key.interestOps(interestOps & ~SelectionKey.OP_WRITE);
}
break;
}
try {
boolean done = false;
for (int i = config().getWriteSpinCount() - 1; i >= 0; i--) {
if (doWriteMessage(msg, in)) {
done = true;
break;
}
}
if (done) {
in.remove();
} else {
// Did not write all messages.
if ((interestOps & SelectionKey.OP_WRITE) == 0) {
key.interestOps(interestOps | SelectionKey.OP_WRITE);
}
break;
}
} catch (Exception e) {
if (continueOnWriteError()) {
in.remove(e);
} else {
throw e;
}
}
}
}
我们重点看：
// Wrote all messages.
if ((interestOps & SelectionKey.OP_WRITE) != 0) {
key.interestOps(interestOps & ~SelectionKey.OP_WRITE);
}
// Did not write all messages.
if ((interestOps & SelectionKey.OP_WRITE) == 0) {
key.interestOps(interestOps | SelectionKey.OP_WRITE);
}
继续看SelectionKey定义的常量这个类：
public static final int OP_READ = 1 << 0;
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;
看到这样的代码，可能你会有一脸懵逼吧！这是啥意思，这逻辑是干嘛用的？
其实这里主要就是用到了位运算的高阶用法，虽然说位运算比较简单，但是其灵活魔术变法你不一定能一下子就懂其用意。
由源码我们知道OP_READ=0,OP_WRITE=4,OP_CONNECT=8,OP_ACCEPT=16。但是上面的&、|等是什么操作？我们这边做下实验吧：
int status = 0;
System.out.println(padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
// add status
status |= 1;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
status |= 2;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
status |= 4;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
// exist status
boolean b = (status & 1) != 0;
System.out.println(status + "->" + b);
b = (status & 2) != 0;
System.out.println(status + "->" + b);
b = (status & 4) != 0;
System.out.println(status + "->" + b);
b = (status & 8) != 0;
System.out.println(status + "->" + b);
// get status(remove status)
status &= ~4;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
status &= ~1;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
status &= ~2;
System.out.println(status + "->" + padding(Integer.toBinaryString(status), 8));
结果：
0->00000000
1->00000001
3->00000011
7->00000111
7->true
7->true
7->true
7->false
3->00000011
2->00000010
0->00000000
由此，我们得出结论：
或|操作是作为一种加操作，使用位运算将状态进行相“加”；
与&操作是作为一种判断是否存在的操作；
而&(-)是作为一种移除操作。（其实%(-)跟非^操作一样）
这里有一个问题，就是我定义状态标识不是2的次幂的话，能否进行同样的操作？其实是不行的，你也可以自己验证下，一旦不是2的次幂，可能会存在抹除或覆盖其它状态，因为我们是使用二进制的位作为标识我们的状态，也就是一个状态占用一个位，即2的次幂。可以从JDK NIO源码SelectionKey看出OP_WRITE进行了左移2位。
所以，回过头来看，Netty里面的源码是否就能知其意了呢？假如，不使用这种方式，你能用其它方式代替吗？当然可以，你可能觉得可以用枚举作为操作状态，进行状态的“增删查”操作。但是那样的话使用起来并不是很优雅也不灵活，而且针对性能来说，位运算绝对是计算机底层喜欢的东西，快速！
这里说下在业务场景下，有时需要存储一些状态字段，比如：订单的状态（未支付、已支付、支付成功、支付失败等）或其它业务状态。这时能否使用位运算做为我们的状态操作呢？其实这里应该不太合适，特别是在可读性上，在接手业务代码逻辑的人来说（未了解高阶位运算的前提下，如果其有看过我这篇文章，可能就不会啦^_^），这会让其很困惑。所以在业务维护上不是很建议使用这种方式。
但是在框架的开发上，特别是一些中间件或者公共组件上，可以使用这种方式灵活的使用，也能达到代码的简洁。比如：JDK NIO、Netty、Zookeeper等优秀的框架。如果你有看过其源码，对这些就不觉得奇怪了。
高阶位运算玩法总结：
1）或|操作能做加法; &(-)或者非^能做减法; 与&操作能判断是否存在操作。
2）定义状态位(类比)标识，一定要2的次幂，因为你操作的是二进制。
3）业务使用位运算不提倡，可读性方面可能比较差；框架级或组件级上推荐使用高阶位运算操作。
若有误，欢迎指点一二。
到此您有什么疑惑或者看法，欢迎留言讨论，一起探究呗。
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参考：
https://www.jianshu.com/p/e2ea8bef8b56
https://www.cnblogs.com/heluo/p/3422357.html
https://blog.csdn.net/Airsaid/article/details/78862108
