高效运算

简介：

大家在阅读源码的时候经常会看到一些比如下面这样特别难理解的代码。

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1. cancelEvent.setAction(MotionEvent.ACTION_CANCEL |  
2.             (motionEvent.getActionIndex()  
3.                     << MotionEvent.ACTION_POINTER_INDEX_SHIFT));  

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1. order = ((order) >> (INDEX_OFFSET -1) + 1) << INDEX_OFFSET;  

类似与这种“高大上”的代码在各类大神写的代码或源码中随处可见。

这种代码是什么意思？为什么要这么写？这么写的好处？怎么才能写出这样的代码？我们就带着这些疑问来看下面的文章吧。

逻辑运算符：

逻辑运算符主要用来计算真假值（boolean），通常用在条件判断语句中。

逻辑运算是我们平时用的最多的，主要有&&，||，&，|。相信大家都熟悉，所以这里只简单介绍一下&&和&的区别：

对于&&和||，如果左边判断通过就不会判断右边了。而&和|则是两边等式都需要计算。

（所以这里有个技巧，如果不需要两边都判断的话则用&&或||并且可以把需要用时多的计算条件放在右边，用时少的放在左边）

位运算符：

位运算符主要对二进制数（int）做操作。

包括：与（&），或（|），非（~），异或（^），左移（<<），右移（>>>），正负右移（>>）。

与（&）：两边都是1（true），结果才为1（true），否则结果为0（false）

例：1 & 2 = 0001 & 0010 = 0000 = 0

或（|）：两边有一个为1（true）,结果就为1（true）。两边都是0（false），结果才是0（false）

例：1 | 3 = 0001 | 0011 = 0011 = 3

非（~）：如果位为0（false），结果是1（true），如果位为1（true），结果是0（false）

例：~ 4 = ~0100 = 1011 = 11

异或（^）：两个操作数的位中，相同则为0（false），不同则为1（true）

例：1 ^ 4 = 0001 ^ 0100 = 0101 = 5

左移（<<）：向左移动运算符右边指定的位数，并且在低位补零。或相当于将（左边的值）乘上2 的（右边值） 次方

例：1 << 4 = 0001向左移动4位 = 10000 = 16 或者 = 1 * 2^4 = 16 

右移（>>>）：向右移动运算符右边指定的位数，并且在高位补零。或相当于将（左边的值）除以2 的（右边值） 次方

例：4 >>> 2 = 0100向右移动2位 = 0001 = 1 或者 = 4 / 2^2 = 1

正负右移 （>>）：向右移动运算符右边指定的位数。如果是正数，在高位补零，如果是负数，则在高位补1

例：

4 >> 2 = 0100向右移动2位后高位补0 = 0001 = 1

-4 >> 2 = -0100向右移动2位后高位补1  = 1011 向右移动两位后高位补1 = 1110 = 14

在程序中使用位运算：

首先我们要有一个概念，使用二进制的目的就是要用1和0当做标志位，通常把1当成true，0当成false。这样就可以在一个变量中携带多个标志位信息。

这里举个例子，大家看后就明白了。

需求是这样的，有4个权限判断，分别是A，B，C，D。我们要根据不同的权限组合来进行不同的操作。

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1. public static final int PASS_BY_A = 1;  //0001  
2. public static final int PASS_BY_B = 2;  //0010  
3. public static final int PASS_BY_C = 4;  //0100  
4. public static final int PASS_BY_D = 8;  //1000  
5.   
6. public static final int PASS_BY_ABCD = PASS_BY_A|PASS_BY_B|PASS_BY_C|PASS_BY_D;  //1111  
7.   
8. /** 
9.  * @param args 
10.  */  
11. public static void main(String[] args) {  
12.     boolean isA = false;  
13.     boolean isB = false;  
14.     boolean isC = false;  
15.     boolean isD = false;  
16.     int isPass = -1;  
17.       
18.     // 获取权限然后为各个权限变量赋值，这里忽略  
19.     initParameter();  
20.       
21.     // 使用传统的boolean去做判断，是否满足ABCD四个权限  
22.     if (isA & isB & isC & isD) {  
23.           
24.     }  
25.       
26.     // 使用二进制做判断，是否满足ABCD四个权限  
27.     if ((isPass & PASS_BY_ABCD) == 0) {  
28.           
29.     }  
30. }  

通过对比可以看出，使用二进制做判断，变量的使用量，效率还有代码简洁程度大大提高。这也是在各种各样的源码里二进制和位运算被经常使用的原因。

位运算使用技巧总结：

最后我总结出了一些我在使用二进制和位运算时发现的一些小技巧。

a | b：合并ab中的1。

例1：a为1100(12)，b为0001(1)，a|b=1101(13)。

例2：a=0001(1)。这时候想让a=1111(15)。最简单的做法就是找个b=1110(14)。a | = b (a = a | b)

a & b：判断a中的1和b中的1是否完全不同（例1）。合并ab中的0（例2）。1与任何数与运算都得任何数（例3）

例1：a为1010，b为0101; a & b = 0000(0)。如果 a & b = 0，这就说明a中的1和b中的1完全不同。

例2：a为1110，b为1001; a & b = 1000(8)。合并ab中的0，或理解为使用0来替换掉原有的位

例3：a为1001000，b为11110000; a & b = 10010000 = a。所以经常有代码中使用在需要的位数标记为1，不需要的位数标记为0，作为遮罩(MASK)，来得到遮罩范围内的值。

a ^ b：找出ab中的不同/相同（1为不同，0为相同）。

例1：比如a为1100(12)，b为0111(7)。a ^ b = 1011(11)

a << b 和 a >>> b：左移和右移通常都是为二进制赋值，和改变值

例1：a=0001(1)。a<<1=0010(2), a<<2=0100(4), a<<3=1000(8)，配合for循环可以很快的为二进制赋值。

例2：a=1100(12), INDEX_OFFSET = 0001(1)。 a >>>= INDEX_OFFSET = 0110(6), a >>>= INDEX_OFFSET = 0011(3)。

而且大家在程序中做2倍数乘除法的时候最好是使用左移和右移操作，这样效率会提高很多。

最后列出4*4的二级制数集合

0=00001=00012=00103=00114=01005=01016=01107=01118=10009=100110=101011=101112=110013=110114=111015=1111

标注颜色的2组为比较常用的。可以的话大家可以背下来几组，免得现用现算，这样编程效率就会大大增加。

一般在做程序的时候4*4个标志位基本够用了。如果不够可以5*5，6*6等等。使用标志位判断越多的时候二进制的优势就越明显。

总结&感受：

我在平时做项目，做程序的时候很少有机会使用算法。我觉得使用二进制和位运算就可以算做为一种简单的算法，因为使用算法的目的就是为了给程序“减压”，但是相应会给程序员“增压”。为了不做Code Monkey或者Code Farmer，我们应该主动的找机会给自己“增压”。

相信大家看完这篇文章后，会对二进制在程序中做标志位的用法有所了解，最起码在看源码的时候不会一头雾水。另外我目前只发现了二进制在程序中做标志位的作用，也许还有其他的应用，大家知道的话希望可以分享一下。

7月4日凌晨：

今天博客发出去半天以后被两个好心人找出了几处错误，而且还有一处是十分严重的。我立刻从首页把文章撤了下来，晚上回家研究了半天给改过来，并进行了深刻的反思。

确实如同评论里帮我挑错的朋友说的一样，我的理论和实际脱节。我只是简单的使用过两次，看过几段使用二进制的源码就想当然的以为自己会用了，以为自己从小菜鸟脱离了一步快要成为大神了。通过这次的问题发现自己还是一只小菜鸟，而且心态有问题，有些急躁了。

最开始写博客就是为了对自己学习过程的一个总结，以后可以方便的回顾复习。最近开始变成为了完成一周一篇文章的任务而使自己慢慢脱离了写博客的初衷了。知识和技能还是需要踏踏实实的慢慢积累，我以后不会为了那个坑爹的“持之以恒”的图标来逼迫自己每周一篇了。今后我会尽量选好一个主题，然后仔细的研究学习，确保自己真的明白了以后再发表出来。

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