js位运算在实际中使用的实例教程

什么是位运算?

从现代计算机中所有的数据二进制的形式存储在设备中。即 0、1 两种状态，计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算，即将符号位共同参与运算的运算。

按位运算符有6个

&: 按位与\
|: 按位或\
^: 按位异或\
~: 按位取反\
>> : 右移\
<<: 左移

业务场景：

我们大部分的业务开发场景下只用if else 或 switch 条件处理就可以，但是当有如下场景：

一个ci/cd 任务有： 1.等待中 -> 2.base image1 build完成 -> 3.base image2 build 完成 -> 4. base image3 build完成 -> 5.完成/失败
当我们查询状态时：有可能出现这样的情况：

任务处于 base image2 build 完成但是我们查询base image1 build 完成时该任务也应被查询出来。

任务处于完成状态，等我们查询 base image3 build完成时该任务也应被查询出来

是不是我们在数据库中存储的状态枚举值就比较麻烦？

解决办法

办法一：

那么这时位运算就比较合适，定义如下枚举：

{
    waiting:      0b000001,
    image1Finish: 0b000010,
    image2Finish  0b000100,
    image3Finish  0b001000,
    finish:       0b010000,
    fail:         0b100000,
}

那么上面的 [第 1 种] 情况就可以表示为：0b000001｜ 0b000010 ｜ 0b000100 （waiting｜image1Finish ｜ image2Finish）按位或

等我们判断是否是处于 image2Finish 的时候就可以 status & image2Finish === image2Finish 这样判断。

status = 0b000001｜ 0b000010 ｜ 0b000100 = 0b000111
status & image2Finish = 0b000111 & 0b000100 = 0b000100（image2Finish）

这样是不是很好判断？同时提高了自己的代码逼格？减少很多 if else 的书写

办法二：

其实还有另外一种做法就是质数表示法：

{
    waiting:      3,
    image1Finish: 5,
    image2Finish  7,
    image3Finish  11,
    finish:       13,
    fail:         17,
}

同样是上面的第一个情况：

status = 3 * 5 * 7
// 判断状态： 取模运算
isImage2Finish = status % 7(image2Finish) === 0

附：位运算的综合应用

这里有个例子——不使用加减乘除来做加法，经常用来考察对位运算的掌握情况。读者可以先自行尝试分析和实现。

不能用加减乘除，意思就是要你用位运算进行计算。以实际例子说明，如a = 81 = 0b1010001，b = 53 = 0b0110101。通过异或运算，我们发现异或把两个数相加但是不能进位，而通过与运算能够知道哪些位需要进位，如下所示：

 1010001
^ 0110101
 ---------
  1100100

  1010001
& 0110101
 ---------
  0010001

把通过与运算得到的值向左移一位，再和通过异或得到的值相加，就相当于实现了进位，这个应该不难理解。为了实现这两个数的相加可以再重复这个过程：先异或，再与，然后进位，直到不需要再进位了就加完了。所以不难写出以下代码：

function addByBit(a, b) {
    if (b === 0) {
        return a;
    }
    // 不用进位的相加
    let c = a ^ b;
    // 记录需要进位的
    let d = a & b;
    d = d << 1;
    // 继续相加，直到d进位为0
    return addByBit(c, d);
}

let ans = addByBit(5, 8);
console.log(ans);

位运算还经常用于生成随机数、哈希，例如Chrome对字符串进行哈希的算法是这样的：

uint32_t StringHasher::AddCharacterCore(uint32_t running_hash, uint16_t c) {
  running_hash += c;
  running_hash += (running_hash << 10);
  running_hash ^= (running_hash >> 6);
  return running_hash;
}

不断对当前字符串的ASCII值进行累加运算，里面用到了异或，左移和右移。

总结

综上：当我们的业务开发中遇到状态数 >=5 并且有交叉重叠的时候就需要考虑以上两种办法了。

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