02_位掩码逻辑及Java示例

位掩码（Bitmask）是一种利用二进制位进行状态管理的技术，通过位运算高效处理多个布尔标志。

一、位掩码核心逻辑

1. ‌基本概念‌
   • 每个二进制位代表一个布尔状态（0/1）。
   • 用整数类型（如 int）存储多个状态，节省空间。
2. ‌常用操作‌
   • ‌设置位‌：用 |（OR）打开某一位。
   • ‌清除位‌：用 & ~（AND + NOT）关闭某一位。
   • ‌检查位‌：用 &（AND）判断某一位是否为1。
   • ‌切换位‌：用 ^（XOR）反转某一位。
3. ‌位移技巧‌
   • 1 << n：生成第 n 位为1的掩码（从0开始计数）。

二、Java示例：权限管理

javaCopy Codepublic class BitmaskDemo {
    // 定义权限常量（使用二进制位表示不同权限）
    public static final int READ = 1 << 0;   // 0001 (第0位)
    public static final int WRITE = 1 << 1;  // 0010 (第1位)
    public static final int EXECUTE = 1 << 2; // 0100 (第2位)

    public static void main(String[] args) {
        // 组合权限：READ + WRITE
        int userPermissions = READ | WRITE;

        // 检查权限
        System.out.println("是否有读权限? " + ((userPermissions & READ) != 0)); // true
        System.out.println("是否有执行权限? " + ((userPermissions & EXECUTE) != 0)); // false

        // 添加执行权限
        userPermissions |= EXECUTE;
        System.out.println("添加后是否有执行权限? " + ((userPermissions & EXECUTE) != 0)); // true

        // 移除写权限
        userPermissions &= ~WRITE;
        System.out.println("移除后是否有写权限? " + ((userPermissions & WRITE) != 0)); // false

        // 切换读权限（存在则移除，不存在则添加）
        userPermissions ^= READ;
        System.out.println("切换后是否有读权限? " + ((userPermissions & READ) != 0)); // false
    }
}

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‌三、关键点解析

1. ‌权限组合‌

   javaCopy Code
   
   
   
   int permissions = READ | WRITE; // 同时拥有读和写权限
   

2. ‌多权限检查‌

   javaCopy Code// 是否同时拥有读和写权限？
   boolean hasBoth = (permissions & (READ | WRITE)) == (READ | WRITE);
   

3. ‌清空所有权限‌

   javaCopy Code
   
   
   
   permissions = 0; // 所有位设为0
   

4. ‌遍历所有权限‌

   javaCopy Codefor (int i = 0; i < 32; i++) { // int类型有32位
       if ((permissions & (1 << i)) != 0) {
           System.out.println("权限位 " + i + " 被启用");
       }
   }
   

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‌四、优缺点分析

• ‌

  优点

  ‌：

  • ‌高效‌：位运算速度极快。
  • ‌紧凑‌：一个 int 可存储32个布尔值，节省内存。

• ‌

  缺点

  ‌：

  • ‌可读性差‌：需维护常量定义。
  • ‌位数限制‌：int 最多32位，long 最多64位。

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‌五、适用场景

• 权限系统（如Linux文件权限）
• 功能开关（如游戏中的技能状态）
• 紧凑存储（如网络协议中的标志位）

通过合理使用位掩码，可以在内存敏感和高性能需求的场景中显著提升效率。