Java使用位域进行多标记(状态)管理

Android中位域的应用

在Android中,我们会经常用到或者看到以下这样的代码 :

public class ExampleUnitTest { @Test public void gravityTest(LayoutParams params) { // 视图在layout中右下角显示 params.gravity = Gravity.RIGHT | Gravity.BOTTOM; } @Test public void intentFlagTest(Intent intent) { // 清空任务栈中所有旧的activity intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK); // 如果activity已存在于栈中,清空该activity之上的所有任务 intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP | Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP); } @Test public void windowMangerFlags(WindowManager.LayoutParams params) { // 不拦截视图以外的事件,在锁屏中显示 params.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL | WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE | WindowManager.LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED; } } 

通过一个 int字段,来添加多个 标志或者状态. 一个int字段,能够管理多个标记(状态)值.
如此神奇的操作怎样实现的呢? 答案就是通过位运算来实现.

位操作基础

java中提供的基础位运算符有 与(&),或(|),非(~),异或(^),左移<<,
右移(>>)和无符号右移(>>>).

除了位非(~)是一元操作符外，其它的都是二元操作符。

下面只介绍本文中,使用到的位操作

• 按位与

A & B : A和B对应的二进制数位都为1时,结果才为1,其他情况为0.

A = 001101 // 13 B = 100101 // 37 A & B = 000101 // 5 

• 按位或

A | B : A和B对应的二进制数位都为0时，结果才为0,其他情况为1.

A = 001101 // 13 B = 100101 // 37 A | B = 101101 // 45 

• 按位非

~A : 将a的二进制表示每一位进行取反操作,0变1,1变0.
相当于相反数 - 1

A = 001101 // 13 ~A = 11111111111111111111111111110010 // int32位,补码表示,第一位为符号位 // 根据上诉补码转原码为 // 10000000000000000000000000001110 // -14 

• 左移操作

A << B：将A的二进制表示的每一位向左移B位，左边超出的位截掉，右边不足的位补0。
在取值范围内,移动一位相当于乘2.

A = 001101 // 13 A << 1 = 011010 // 26 

原理与实践

通常情况下,如果多个状态或者标记相互之间有关联, 如布局方向,上下左右,左上,居中 ... 等.我们可能会为每一个标记设置一个变量.

boolean left = false; boolean right = false; ... void setLeft(boolean b); void setRight(boolean b); ... 

这种情况下, 有4个标记相互关联,并且能产生新的标记,那么我们就需要设置4个标记变量,然后只能通过一系列的set方法来转换状态.如

v.setLeft(true); v.setRight(true); 

这样就会使得,各个状态不易维护和判断,状态越多,情况越复杂,代码会显得冗长难以维护.

像这种,独立状态(标记)之间相互组合可以产生新的状态(标记),且每个独立状态(标记)只有true或者false值的,我们可以使用位域的概念来管理这些状态.

它的核心思想就是将, int 数值看做是 二进制数位表示.如果有四个状态就可以像这样 0000,用四位二进制表示,每一个二进制位都可以表示一种状态. 然后通过 位运算,来提取或添加标记位.四位对应的组合状态有16个. 而我们,只需要通过一个int变量就能够管理这些状态.

当参与的状态(标记)越多时,如果使用单独的标记变量,就需要生成越多的变量,而用位域,这种独立状态为不管有多少个,都可以用一个变量表示.int类型最多存放32个独立状态

下面我们来看具体实现.(简单的模仿Gravity类的一部分功能)

public class Gravity { // 二进制表示 0001 public static final int LEFT = 1; // 二进制表示 0010 public static final int RIGHT = LEFT << 1; // 二进制表示 0100 public static final int TOP = LEFT << 2; // 二进制表示 1000 public static final int BOTTOM = LEFT << 3; // 水平居中, 二进制表示 0011 public static final int HORIZONTAL_CENTER = LEFT | RIGHT; // 垂直居中, 二进制表示 1100 public static final int VERTICAL_CENTER = TOP | BOTTOM; // 居中, 二进制表示 1111 public static final int CENTER = HORIZONTAL_CENTER | VERTICAL_CENTER; // 默认左上角, 二进制表示 0101 public static final int DEFAULT = LEFT | TOP; // 存放标志位 private int mFlags = DEFAULT; // 设置标记位,会清除原来的标记 public void setFlags(int flags) { mFlags = flags; } // 添加标记位,在原来的基础上添加 public void addFlags(int flags) { mFlags |= flags; } // 清除指定的标记 public void clearFlags(int flags) { mFlags &= ~flags; } // 清除所有标记,设为默认 public void clears() { mFlags = DEFAULT; } // 判断是否存在指定的标记 public boolean hasFlags(int flags) { return (mFlags & flags) == flags; } // 判断是否 只有指定的标记 public boolean onlyFlags(int flags) { return mFlags == flags; } public void apply() { String des = "左上角"; if (hasFlags(CENTER)) { des = "整体居中"; } else if (hasFlags(HORIZONTAL_CENTER)) { if (hasFlags(BOTTOM)) des = "水平居中,竖直向下"; else des = "水平居中,竖直向下"; } else if (hasFlags(VERTICAL_CENTER)) { if (hasFlags(RIGHT)) des = "竖直居中,水平向右"; else des = "竖直居中,水平向左"; } else if (hasFlags(LEFT | BOTTOM)) { des = "左下角"; } else if (hasFlags(RIGHT | TOP)) { des = "右上角"; } else if (hasFlags(RIGHT | BOTTOM)) { des = "右下角"; } System.out.println("你选择的布局是 : " + des); } } 

具体的调用实现 :

 public class Main { public static void main(String[] args) { Gravity gravity = new Gravity(); // 设置为 右下角 gravity.setFlags(Gravity.BOTTOM | Gravity.RIGHT); gravity.apply(); // 添加 left后,变为 水平居中,竖直向下 gravity.addFlags(Gravity.LEFT); gravity.apply(); // 判断是否 水平居中, 返回为 true gravity.hasFlags(Gravity.HORIZONTAL_CENTER); // 添加top后,变为 整体居中了 gravity.addFlags(Gravity.TOP); gravity.apply(); // 删掉 bottom和left 之后,变为右上角了 gravity.clearFlags(Gravity.BOTTOM | Gravity.LEFT); gravity.apply(); } } // 结果 你选择的布局是 : 右下角 你选择的布局是 : 水平居中,竖直向下 你选择的布局是 : 整体居中 你选择的布局是 : 右上角