BitSet怎么在Java中使用

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一、什么是BitSet？

BitSet類實現了一個按需增長的位向量。位Set的每一個組件都有一個boolean值。用非負的整數將BitSet的位編入索引。可以對每個編入索引的位進行測試、設置或者清除。通過邏輯與、邏輯或和邏輯異或操作，可以使用一個 BitSet修改另一個 BitSet的內容。

默認情況下，set 中所有位的初始值都是false。

每個位 set 都有一個當前大小，也就是該位 set 當前所用空間的位數。注意，這個大小與位 set 的實現有關，所以它可能隨實現的不同而更改。位 set 的長度與位 set 的邏輯長度有關，并且是與實現無關而定義的。

一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。這和位向量（vectorofbits）比較類似。

這是一個傳統的類，但它在Java2中被完全重新設計。

BitSet定義了兩個構造方法。

第一個構造方法創建一個默認的對象：

BitSet()

第二個方法允許用戶指定初始大小。所有位初始化為0。

BitSet(intsize)

二、Java BitSet實現原理

在java中，BitSet的實現位于java.util包中：

public class BitSet implements Cloneable, java.io.Serializable 
{
	private final static int ADDRESS_BITS_PER_WORD = 6;
	private final static int BITS_PER_WORD = 1 << ADDRESS_BITS_PER_WORD;
	private final static int BIT_INDEX_MASK = BITS_PER_WORD - 1;
	/* Used to shift left or right for a partial word mask */
	private static final long WORD_MASK = 0xffffffffffffffffL;
	private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =
	   {
	    new ObjectStreamField("bits", long[].class),
}
;
/**
   * The internal field corresponding to the serialField "bits".
   */
private long[] words;
.....
}

可以看到，BitSet的底層實現是使用long數組作為內部存儲結構的，所以BitSet的大小為long類型大小(64位)的整數倍。

它有兩個構造函數：

1、BitSet()：創建一個新的位 set，默認大小是64位。

public BitSet() 
{
    initWords(BITS_PER_WORD);
    sizeIsSticky = false;
}

2、BitSet(int nbits)：創建一個位set，它的初始大小足以顯式表示索引范圍在 0 到 nbits-1 的位。

public BitSet(int nbits)
   {
    // nbits can't be negative; size 0 is OK
    if (nbits < 0)
      throw new NegativeArraySizeException("nbits < 0: " + nbits);
    initWords(nbits);
    sizeIsSticky = true;
  }

注：

1、如果指定了bitset的初始化大小，那么會把他規整到一個大于或者等于這個數字的64的整倍數。比如64位，bitset的大小是1個long，而65位時，bitset大小是2個long，即128位。做這么一個規定，主要是為了內存對齊，同時避免考慮到不要處理特殊情況，簡化程序。

2：BitSet的size方法：返回此 BitSet 表示位值時實際使用空間的位數，值是64的整數倍

length方法：返回此 BitSet 的“邏輯大小”：BitSet 中最高設置位的索引加 1

三、使用場景

常見的應用場景是對海量數據進行一些統計工作，比如日志分析、用戶數統計等。

之前在阿里的實習面試就被問到一道題：有1千萬個隨機數，隨機數的范圍在1到1億之間?，F在要求寫出一種算法，將1到1億之間沒有在隨機數中的數求出來？

代碼示例如下：　

public class Alibaba
{
	public static void main(String[] args)
	  {
		Random random=new Random();
		List<Integer> list=new ArrayList<>();
		for (int i=0;i<10000000;i++)
		    {
			int randomResult=random.nextint(100000000);
			list.add(randomResult);
		}
		System.out.println("產生的隨機數有");
		for (int i=0;i<list.size();i++)
		    {
			System.out.println(list.get(i));
		}
		BitSet bitSet=new BitSet(100000000);
		for (int i=0;i<10000000;i++)
		    {
			bitSet.set(list.get(i));
		}
		System.out.println("0~1億不在上述隨機數中有"+bitSet.size());
		for (int i = 0; i < 100000000; i++)
		    {
			if(!bitSet.get(i))
			      {
				System.out.println(i);
			}
		}
	}
}

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當前文章：BitSet怎么在Java中使用
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