精妙的位运算

位运算

• 与运算（and）

  &表示，当两个相同位对应的数都是 1 的时候，该位获得的结果才是 1，否则为 0
  例如说6 & 11，转换为二进制就是0110 & 1011，结果为0010。
  在位运算中常常与mask进行提取对应位值的操作。

• 或运算（or）

  |表示，当两个相同位对应的数只要有一个数 1 的时候，该位获得的结果为 1，否则为 0
  还是用 6 和 11 这两个数做例子，就是0110 | 1011 = 1111。在位运算中可以起到赋值的作用。

• 非运算（not）

  ~表示将每一位按位取反（原来是 0 结果就是 1，原来是 1 结果就是 0）。~110 = 001
  在对Int值进行非运算时，因为计算机中存储的是补码，此时的非运算对补码进行取反后，再还原为原码后就会变为奇怪的值。
  为何~1等于-2，~0等于-1呢

• 异或运算（xor）

  ^表示，当两个相同位对应的数字不同的时候为 1，否则为 0，可以用A ^ B == 0来判断两个数是否相等。例如说：0110 ^ 1011 = 1101。可以用于判断两值是否相同并且提取出改变的位

• 左移（shl）

  <<表示，a << b表示 a 左移 b 位，由于移位在末位多出来的未知数字补零。
  在这里面可以等价为a * 2^b这个运算（针对十进制）。0001 << 1 = 0010 相当于1 * 2^1 = 2

• 右移（shr）

  >>表示，a >> b表示将 a 右移 b 位，原本的末位进行右移后会被舍弃，左边的用原有标志位补充，正数补0，负数补1。同样的，右移在十进制里面也可以近似为a / (2^b)的形式，不过要对结果取整，也不一定准确，只能够说意思大概如此。

• 无符号右移

  >>>表示，不管正负标志位为 0 还是 1，将该数的二进制码整体右移，左边部分总是以 0 填充，右边部分舍弃。

运算优先级： ~ > << = >>= >>> > & > ^ > | > && > ||

Android源码中的应用

View

在View.java的源码中，各种View状态都是保存到类型为Int的mViewFlags字段中，每一位或多位代表一个属性的状态，例如static final int ENABLED_MASK = 0x00000020;代表了从二进制的右侧数第6位的值代表了当前是否为ENABLED状态。

mViewFlags共使用了32位来存储状态，源码中表示为0x00000000，每一个0都是4位。而0x00000010中1为使用该4位中的最后一位，相同的，2为第三位，4为第二位，8为第一位。

修改mViewFlags的值在setFlags(flag,mask)方法中：

View.java

void setFlags(int flags, int mask) {
    // ...
    int old = mViewFlags;
    // 设置新的flag值
    mViewFlags = (mViewFlags & ~mask) | (flags & mask);
    // 判断是否值没有改变
    int changed = mViewFlags ^ old;
    if (changed == 0) {
        return;
    }
    // ...
}

其中，(mViewFlags & ~mask)是将mask所标志的所在位原有值去除，(flags & mask)提取出要赋值的新值，并通过或运算|赋值至mViewFlags。此时新旧两值通过异或^判断值是否发生了改变。如果不相等，当前changed中为1的位为本次修改的位。

举个例子：假设当前mViewFlags = 0x00400010，此时，我们想要将当前View设置为disable状态，调用了setFlags(DISABLED,ENABLED_MASK)，int DISABLED = 0x00000020,int ENABLED_MASK = 0x00000020，那么，当前的(mViewFlags & ~mask) = 0x00400010 & ~0x00000020 = 0x00400010 & 0xffffffdf = 0x00400010，而(flags & mask) = 0x00000020 & 0x00000020 = 0x00000020，最终mViewFlags = 0x00400010 | 0x00000020 = 0x00400030，最后changed计算出mViewFlags ^ old为0x00000020，也就是等于mask的值。

在setFlags的剩余代码中，可以看到其他的位运算

View.java setFlags()

if (((changed & FOCUSABLE) != 0){ // 等于0则说明对应位没有发生变化，不等于0则说明发生了变化
    //...
}
if (((old & FOCUSABLE) == FOCUSABLE) {// FOCUSABLE此时相当于一个mask，取出对应位进行值比较
    //...
}
mPrivateFlags |= PFLAG_DRAWN; // 赋值新的属性值

位掩码BitMask的作用

mask标记了某一组属性所使用的一个或多个位，在获取对应属性状态时可以对mask进行&运算获得对应的值，屏蔽其他位的影响。保证了一定的安全性、可靠性。

MeasureSpec

MeasureSpec是一个32位的int值，高2位为SpecMode，低30位为SpecSize

View.MeasureSpec.java

public static class MeasureSpec {
    private static final int MODE_SHIFT = 30;
    // SpecMode的位掩码 0x30000000
    private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;

    public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;

    public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;
        
    public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;
    
    public static int getMode(int measureSpec) {
        // 与位掩码and运算得出SpecMode
        return (measureSpec & MODE_MASK);
    }

    public static int getSize(int measureSpec) {
        // 去除SpecMode所在位，剩下位即是Size
        return (measureSpec & ~MODE_MASK);
    }
    
    public static int makeMeasureSpec(int size,int mode) {
        if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
            return size + mode;
        } else {
            // 与View的flag赋值一样，先清除之前设置的值，后进行and运算赋值
            return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
        }
    }
}

位运算的优缺点

优点

• 省去了创建过多的属性变量，将多个属性集中到一个Int中进行管理
• 运算效率高，并且可以同时进行多个属性的赋值、修改操作。例如setFlags(A|B,A_MASK|B_MASK)

缺点

不经常使用的话看起来太费劲，并不直观。

参考文献

弄懂 Android 源码中那些巧妙位运算

谈谈位运算和在Android中的运用