什么是掩码?

引用一段来自 StackOverflow 上的回答:

In essence, Bitmask is a list of boolean flags (for example isAlive, isMoving, etc) compressed into a single field, usually an integer.

什么是掩码?简单来说掩码就是一串二进制码。比如:00000101。就是个数字。掩码的作用是用来存储和操作“状态(State)”。大致用法和逻辑总结:

  1. 用二进制码存储状态,
  2. 通过位运算(&, |, ^, ~, >>, << 等)来操作状态。

举个栗子

假设我们为用户系统设计权限管理的模块,我们需要做以下两件事:

  1. 定义一组权限,
  2. 实现一些权限操作,比如:赋予权限,删除权限,验证权限等等。

使用掩码和位运算,我们可以轻松实现这个功能。
首先我们来定义权限:

\\可查看用户列表:0001
int static final USER_VIEW_PERMISION = 1 << 0;  // 0001b = 1
\\可添加用户:0010
int static final USER_ADD_PERMISION = 1 << 1; // 0010b = 2
\\可删除用户:0100
int static final USER_DELETE_PERMISION = 1 << 2; // 0100b = 4

如果我们需要定义一个用户A,同时拥有用户的查询和添加权限,我们可以这么写:

// 用户 A 的权限定义:
// 用户查看权限:0 0 0 1
// 用户添加权限:0 0 1 0
//-----------OR-------------
// 用户拥有权限:0 0 1 1
int userAPermision = USER_VIEW_PERMISION | USER_ADD_PERMISION // 0011b = 3

如果我们想要验证用户 A 是否拥有某项权限,我们通过 & 位运算符实现:

// 用户权限:0 0 1 1 (Value)
// 添加权限:0 0 1 0   (Mask - 掩码)
//-----------AND-------------
// 运算结果:0 0 1 0
boolean hasPermision = (userAPermision & USER_ADD_PERMISION) == USER_ADD_PERMISION; // 0010b == 0010b true 拥有该权限

// 用户权限:0 0 1 1 (Value)
// 删除权限:0 1 0 0   (Mask - 掩码)
//-----------AND-------------
// 运算结果:0 0 0 0
boolean hasPermision = (userAPermision & USER_DELETE_PERMISION) == USER_ADD_PERMISION; // 0000b == 0100b false 没有该权限

所以,回到最初的问题,什么是掩码呢?这里用来定义各种状态——用户权限的二进制码,就是掩码。掩码本身用来存储状态,而加上位运算,我们就可以完成关于状态的一系列逻辑操作。

关于这个例子的更多状态操作

添加某个权限:

userAPermision |= XXX_PERMISION

删除某个权限:

userAPermision &= ~XXX_PERMISION

是否禁用了某些权限:

return (userAPermision & XXX_PERMISION) == 0

是否仅拥有某个权限:

return userAPermision == XXX_PERMISION

重置权限:

userAPermision = XXX_PERMISION

为什么使用掩码?

掩码其实只是一种定义。为什么使用掩码其实本质是为什么使用二进制和位运算。
在计算机编程中,直接做二进制运算——即位运算的效率更高。而且表达上更简洁。缺点可能就是理解起来比较难一点。

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