位运算实际运用

前言：

日常开发中位运算不是很常用，但是巧妙的使用位运算可以大量减少运行开销，优化算法。

今天在翻看公司业务代码时发现一个功能模块中有运用到很多的二进制位运算来进行业务操作，心中不禁惊叹，牛人啊！后来经过领导的指点，自己也开始了解其中逻辑，特写下此文，记录并分享。

1.位运算

&：按位与。

|：按位或。

~：按位非。

^：按位异或。

<<：左位移运算符。

>>：右位移运算符。

<<<：无符号右移运算符。

位运 算 符 中 ,除 ～ 以 外 ,其余 均 为 二 元 运 算 符 。 操 作 数 只 能 为 整 型 和字 符 型 数 据 。

1.1 & 按位与

一个比特（Bit）位只有 0 和 1 两个取值，只有参与&运算的两个位都为 1 时，结果才为 1，否则为 0。如1&1为 1，0&0为 0，1&0也为 0，这和逻辑运算符&&非常类似。

例如，9 & 5可以转换成如下的运算：

    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在内存中的存储）
&   0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001  （1 在内存中的存储）

1.2 << 左位移

左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补0。

例如，9<<3可以转换为如下的运算：

   <<0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
     0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0100 1000  （72 在内存中的存储）

2.二进制运算业务逻辑分析

@Getter
@Setter
public class Test{

    //玩家游戏卡领取记录
    private int rewards;


    //增加领取记录
    public void addRewards(int cardId){
        if (!containsSign(cardId)){
            this.rewards += 1<<cardId;
        }
    }

    //判断是否领取
    public boolean containsSign(int cardId){
        return (this.rewards & 1 << cardId) > 0;
    }
}

上述代码是业务代码其中一部分，按照一般逻辑，游戏卡有多张，所以对应领取记录自然会选择集合或数组来进行存储，但其选择基本数据类型int来记录。起初我看着也很懵，直至领导跟我说了一句：你可以把int类型的32位字节看作一个下标为0~31位的数组。顿时思维打开新世界。

其添加记录操作，先用1左移x位再赋值到rewards字段记录，例如卡号为2，1的2进制数左移两位：

重点在于判断是否领取方法的操作，效果相当于使用集合的contains方法。这里有个值得注意的点就是运算符之间的优先级，此处位移运算符（<<）优先级大于按位与（&）的优先级

思考：如果存储的领取卡号和判断的卡号不一致，则是例如存储的下标为2，判断的下标为1，两者错开，按位与操作则都为000…000