巧用二进制表示不同的状态

我们在开发的过程中会遇到这种场景，在系统的权限、选项设置，只有两种状态开启或者关闭。

具体我们以哔哩哔哩的隐私设置为例：

这么几种开关你会怎么设计数据表？按照正常的操作针对一个开关添加字段进行表示。可是后续就会有下面的这样的情况：

哈哈，产品需求迭代增加了后续几种开关，你准备怎么做？还是继续增加字段进行保存么？增加字段进行保存也是可以的，但是感觉上会有那么一点点low！新的开关出现增加字段进行保存，既要修改表结构，又要改实体属性，还是比较麻烦的！所以，对于这种类似的需求，我们要有一个良好的设计来应对，那我们如何解决呢？

用过linux系统的同学会知道这样一个知识点：

chomd 777 something
# 可读r=4，可写w=2，可执行x=1，即 二进制的001代表可执行，010代表可写，100代表可读

上面的linux命令代表把something的权限修改成所有者、用户组、其他用户都可以进行可读、可写、可执行。

数字	权限	rwx	二进制
7	读 + 写 + 执行	rwx	111
6	读 + 写	rw-	110
5	读 + 执行	r-x	101
4	只读	r–	100
3	写 + 执行	-wx	011
2	只写	-w-	010
1	只执行	–x	001
0	无	—	000

用的是二进制的001代表可执行，010代表可写，100代表可读，那么只需要3位二进制数即可表示这三种状态的混合搭配。借用这种思想，我们来解决上述的问题，我们用一个int类型字段就可以表示上述所有的状态开关。使用2的次幂值代表一种状态，比如我们用

• 2的零次方 $2^{0}$ = 1 表示打开我的收藏

• 2的一次方 $2^{1}$ = 2 表示打开追番追剧

• 2的二次方 $2^{2}$ = 4 表示打开订阅标签

• 2的三次方 $2^{3}$ = 8 表示打开最近投币的视频

• 2的四次方 $2^{4}$ = 16 表示打开个人资料

• 2的五次方 $2^{5}$ = 32 表示打开最近玩过的游戏

  博客使用hexo搭建，采用默认的landscape主题不支持LaTeX 公式，所以上面的次方公式显示的有问题。

二进制	数字（十进制）	含义
000 000	0	全部关闭
000 001	1	开启我的收藏
000 011	3	开启我的收藏、追番追剧
000 111	7	开启我的收藏、追番追剧、订阅标签
111 111	63	全部开启

其实就是用bit位表示开启或者关闭，如果是1表示开启，0表示关闭。

或运算：bit位上有1为1。例如：2 | 1 == 0000 0010 | 0000 0001 == 3
与运算：bit位都为1才为1。 例如 5 & 2 == 0000 0101 & 0000 0010 == 0
异或运算：0^0=0；  0^1=1；  1^0=1；   1^1=0；即：参加运算的两个对象，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。

那我们就来编码实现上述功能：

package com.ydstudio.flashsale.module.business.bit;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;

/**
 * @author 刘洋 Sam
 * @date 2021/1/7
 * @since 1.0.0
 */
@Getter
@AllArgsConstructor
public enum MemberOption {

    FAVORITE(1, "我的收藏", 1),
    FOLLOW(2, "追番追剧", 2),
    SUBSCRIBE(3, "订阅标签", 4),
    VIDEO(4, "最近投币视频", 8),
    PROFILE(5, "个人资料", 16),
    GAME(6, "最近玩的游戏", 32),;
    /**
     * 枚举
     */
    private Integer code;

    /**
     * 描述
     */
    private String desc;

    /**
     * 状态位
     */
    private Integer tag;

    /**
     * 是否有某个tag
     *
     * @param tags 拥有的tag集合
     * @return
     */
    public boolean hasTag(int tags) {
        return (tags & this.tag) == this.tag;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int tags = 37;
        // true
        System.out.println(MemberOption.FAVORITE.hasTag(tags));
        // true
        System.out.println(MemberOption.SUBSCRIBE.hasTag(tags));
        // false
        System.out.println(MemberOption.VIDEO.hasTag(tags));
        // true
        System.out.println(MemberOption.GAME.hasTag(tags));
    }
}

开启我的收藏和最近玩的游戏，其他选项都关闭，则计算过程如下：

# 我的收藏 tag = 1 最近玩的游戏 tag = 32
tags = 1 + 32 = 33 
或者采用位或运算 tags = 1 | 32 = 33
  /**
  * 计算状态位
  * tags: 已有状态位
  * values: 需要添加的状态值
  */
public static int addTag(int tags, int... values) {
  for (int value : values) {
    tags |= value;
  }
  return tags;
}

关闭最近玩的游戏，则计算过程如下：

上面计算的tags = 33 ，最近玩的游戏 tag = 32
关闭最近玩的游戏，
tags = 33 ^ 32 = 0010 0001 ^ 0010 0000 = 0000 0001 = 1
  
   /**
   * 移除状态位
   * tags: 已有状态位
   * tag: 需要移除的状态值
   */
public static int delTag(int tags, int tag) {
  // tags和value与运算不等于tag，说明没有开启tag对应的选项，则直接返回tags
  if ((tags & tag) != tag) return tags;
  return tags ^ tag;
}

判断是否开启最近玩的游戏，则计算过程如下：

上面计算的tags = 33 ，最近玩的游戏 tag = 32
 33 & 32 = 0010 0001 & 0010 0000 = 0010 0000 = 32 (0010 0000)
  
    /**
     * 是否有某个tag
     *
     * @param tags 拥有的tag集合
     * @param tag 待判断的tag
     * @return
     */
    public boolean hasTag(int tags, int tag) {
        return (tags & tag) == tag;
    }

如何用SQL查询开启最近玩的游戏选项的用户

# MySQL也是支持位运算的，其他的数据库应该也是支持的
select member_id from table_name where member_option & #{option} = #{option}

就这样我们就可以用一个int型字段保存4*8 = 32个状态位（无符号的情况下）,看起来还是很不错，运算的效率高，只用一个字段可以保存较多的状态。缺点嘛也是有的，就是可读性差，不能很直观的看出到底有哪些状态。其实这种方法可以用一个字段表示多种状态，例如 订单一般有支付状态：待支付 1 、支付中 2 、支付成功4 、支付失败8和发货状态：待发货16、已发货32、在途64、已收货128，这样的话用一个orderStatus来表示这两种状态：支付成功4 + 待发货16 = 4 | 16 = 20，也是可以的但是如上面所说，优缺点都有，看你的实际情况进行选择了！