在开始正文之前，我们先来说一下 Linux 的系统权限设计。在 Linux 系统中，为了保证文件的安全，对文件所有者、同组用户、其他用户的访问权限进行了分别管理。其中，文件所有者，即建立文件或目录的用户。同组用户，是所属组群中的所有用户。其他用户，指的是既不是文件所有者，也不是同组用户的其他用户。每个文件和目录都具有读取权限、写入权限和执行权限，这三个权限之间相互独立。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图1

    在 Linux 系统中，每个文件的访问权限可以用 9 个字母表示，每 3 个字母表示一类用户权限，分别代表文件创建者、同组用户、其他用户。其中，r 表示读取权限，w 表示写入权限，x 表示执行权限。通过功能模式修改文件权限，有三个部分组成，包括对象、操作和权限。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图2

    假设需要增加同组用户写入权限，下面来看一个例子。

    1. chmod g+w /root/install.log


    此外，每一类用户的访问也可以通过数字的方式进行表示。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图3

    那么，通过数字模式就可以对常见的 Linux 文件权限操作进行归纳。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图4
    假设需要设置创建者可读可写可执行、同组用户可读、其他用户可读，我们可以这样写：

    1. chmod 755 /root/install.log

    事实上，Linux 的文件访问权限就是非常经典的位运算使用场景。无独有偶，我们再来看下 Java 中的 java.lang.reflect.Modifier 。其中，Modifier` 类采用 16 进制定义了静态常量。

    1. public static final int PUBLIC           = 0x00000001;
    2. public static final int PRIVATE          = 0x00000002;
    3. public static final int PROTECTED        = 0x00000004;
    4. public static final int STATIC           = 0x00000008;
    5. public static final int FINAL            = 0x00000010;
    6. public static final int SYNCHRONIZED     = 0x00000020;
    7. public static final int VOLATILE         = 0x00000040;
    8. public static final int TRANSIENT        = 0x00000080;
    9. public static final int NATIVE           = 0x00000100;
    10. public static final int INTERFACE        = 0x00000200;
    11. public static final int ABSTRACT         = 0x00000400;
    12. public static final int STRICT           = 0x00000800;
    13. ...

    紧接着，Modifier 类提供了很多静态方法，例如 isPublic() 方法的返回值 & PUBLIC 对应的 16 进制值，如果非 0，则说明含有 public 修饰符。

    1. public static boolean isPublic(int mod) {
    2.     return (mod & PUBLIC) != 0;
    3. }

    这里有一个重要的知识点，采用 & 运算，两位同时为 1，结果才为 1，否则为 0。即 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1。例如：3&1 即 0000 0011 & 0000 0001 = 00000001，值为 1。

    1. 0000 0011
    2. &    0000 0001 
    3. =    0000 0001

    与此同时，Modifier 类还采用 | 运算，确保参加运算的两个对象只要有一个为 1，其值为 1。即 0|0=0； 0|1=1； 1|0=1；1|1=1。例如 Modifier.PUBLIC | Modifier.PROTECTED | Modifier.PRIVATE | Modifier.ABSTRACT | Modifier.STATIC | Modifier.FINAL | Modifier.STRICT 的结果是 3103，即 110000011111。

    1. private static final int CLASS_MODIFIERS =
    2.         Modifier.PUBLIC         | Modifier.PROTECTED    | Modifier.PRIVATE |
    3.         Modifier.ABSTRACT       | Modifier.STATIC       | Modifier.FINAL   |
    4.         Modifier.STRICT;
    1. 0000 0000 0000 0001
    2. ｜   0000 0000 0000 0010
    3. ｜   0000 0000 0000 0100
    4. ｜   0000 0000 0000 1000
    5. ｜   0000 0000 0001 0000
    6. ｜   0000 0100 0000 0000
    7. ｜   0000 1000 0000 0000
    8. =    0000 1100 0001 1111

    书归正传，我们站在前辈们的肩上，通过位运算设计优雅的多选标识，例如通过位运算实现权限控制或多状态管理，它的好处在于易扩展，避免数据库设计过程中字段膨胀，减少磁盘存储空间。

    假设，我们现在有一个有一个业务需求：在任务中添加一个通知方式，可选项包括 IM 消息、系统提醒、邮箱、短信。选择 IM 消息后，支持 IM 即时发送；选择系统提醒后，支持站内信推送；选择选择邮箱后，该任务后续相关提醒内容，可通过发送邮件至相关人邮箱中进行通知；选择短信后，该任务后续相关提醒内容，可通过发送短信至相关人进行通知。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图5
    我们在设计数据库库表时，通常情况下，将多个标识字段合并成一个字段，并把这个字段改成字符串型方式保存，例如，存在 1 时表示支持 IM，2 时表示支持系统消息，3 表示支持邮箱，4 表示支持短信。此时，如果同时都满足，它的存储形式就是以逗号分隔的字符串：“1,2,3,4”。这样设计的好处在于，不仅消除相同字段的冗余，而且当增加新的渠道类别时，不需增加新的字段。

    1. IM(1, "IM消息"),
    2. SYSTEM(2, "系统提醒"),
    3. MAIL(3, "邮箱"),
    4. SMS(4, "短信");

    但在数据查询时，我们需要对字符串进行分隔。并且字符串类型的字段在查询效率和存储空间上不如整型字段。因此，我们可以用 “位” 来解决这个问题。我们采取不同的位来分别表示不同类别的标识字段。
    如何优雅地运用位运算实现产品需求？ - 图6
    因此，当某个任务支持 IM 时，则保存 1（0000 0001）；支持系统消息时，则保存 2（0000 0010），支持邮箱时，则保存 4（0000 0100）；支持短信时，则保存 8（0000 1000）。四种都支持，则保存 15 （0000 11111）。

    位 值 说明
    00000001 1 支持 IM
    00000010 2 支持系统消息
    00000011 3 支持 IM、系统消息
    00000100 4 支持邮箱
    00000101 5 支持邮箱、IM
    00000110 6 支持邮箱、系统消息
    00000111 7 支持邮箱、IM、系统消息
    00001000 8 支持短信
    …
    00001111 15 支持邮箱、IM、系统消息、短信

    紧接着，我们通过封装常用方法来实现增删改。

    1. /**
    2.  * 判断
    3.  * @param mod 用户当前值
    4.  * @param value  需要判断值
    5.  * @return 是否存在
    6.  */
    7. public static boolean hasMark(long mod, long value) {
    8.     return (mod & value) == value;
    9. }
    11. /**
    12.  * 增加
    13.  * @param mod 已有值
    14.  * @param value  需要添加值
    15.  * @return 新的状态值
    16.  */
    17. public static long addMark(long mod, long value) {
    18.     if (hasMark(mod, value)) {
    19.         return mod;
    20.     }
    21.     return (mod | value);
    22. }
    24. /**
    25.  * 删除
    26.  * @param mod 已有值
    27.  * @param value  需要删除值
    28.  * @return 新值
    29.  */
    30. public static long removeMark(long mod, long value) {
    31.     if (!hasMark(mod, value)) {
    32.         return mod;
    33.     }
    34.     return mod ^ value;
    35. }

    总结一下，我们在数据库设计时，将多个标识字段合并成一个字段，并把这个字段改成字符串型方式保存，不仅消除相同字段的冗余，而且当增加新的渠道类别时，不需增加新的字段，但是字符串类型的字段在查询效率和存储空间上不如整型字段。因此，我们可以参考用 “位” 来解决这个问题。我们采取不同的位来分别表示不同类别的标识字段。