Java位运算，Int类型存储用户的登录足迹

今天接到一家公司的面试邀请，于是我来到了这家公司，前台的小姐姐面带微笑地把我请进会议室，等待了一会，一位面试官走了进来……

在进行了简单的自我介绍之后，面试官开始发问了……

面试官：你好，请你使用最少的存储空间，记录一个用户在一个月内的登录记录，只需要知道用户在某一日是否登录即可。

我（略作沉思）：好的，我们可以建立一张登录日志表，在用户登录的时候，记录一条登录日志数据，这张表和用户表是一对多的关系，有用户主键、登录类型、登录时间等等，如果有需要，我们还可以记录用户的登录 IP、登录国家、城市等等信息……

面试官（面无表情）：……好的，请你回去等我们的通知吧……

我：……开玩笑的，既然要使用最少的存储空间来实现这个需求，使用传统的数据库记录登录日志的方式自然是难以达到这个条件的，所以我们需要打破传统的存储方式来实现这个需求。

面试官（略有兴趣）：哦，那你要怎么实现呢？

我：总所周知，在 Java 中，一个 int 类型所占的内存空间是 4 个字节，而一个字节是 8 个 bit，所以一个 int 类型的数据，所占用的内存空间是 32 个 bit 位，而我的想法就是，使用一个 int 类型的数据，也就是 32 个 bit 位记录用户在一个月内的登录记录。

面试官（点了点头）：32 个 bit 位，这个存储空间确实非常少，但是具体要怎么实现呢？你详细说说。

我：我之前也说了，一个 int 类型的数据，占用的内存空间是 32 个 bit 位，而 Java 中的 int 是一个有符号位的数据，除去最高位的符号位之外，在 Java 中一个 int 类型的数据，能够表达状态的一共有 31 个 bit 位。例如，一个值为 0 的 int 类型数据，转换为二进制的 bit 位，显示为 00000000 00000000 00000000 00000000。

面试官满意地点了点头……

我：一个 int 类型的 bit 为可以有 0 和 1 两个状态，而且恰好有 31 个 bit 位可用，我们完全可以使用这 31 个 bit 位来记录用户当日是否登录。比如一个用户在 3 号登录了，使用 bit 位表示为： 00000000 00000000 00000000 00000100 。而后这个用户在 5 号也登录，使用 bit 位可以表示为： 00000000 00000000 00000000 00010100 。依次类推，一个月最多也就 31 天，假如一个用户在一个大月中每天都登录，使用 bit 位可以表示为： 01111111 11111111 11111111 11111111 。最后，我们将这个二进制的 bit 数据转换为 int 类型即可。

面试官：思路不错，但是具体要怎么实现呢？如果将一个 int 类型的数据转换为二进制的 bit 位数据，具体的算法实现会不会非常麻烦呢？程序的执行效率会不会很慢呢？

我（面带自信）：我的实现很简单，而且程序的执行效率也非常快，甚至要比 Java 中的其他运算都要快！

面试官：哦……

我：我的实现方式，就是使用 Java 中的位运算来实现，使用位运算，不仅实现简单，而且运行效率远比其他符号运算快！

面试官（递过来一张纸）：请你在草稿纸上简单实现一下吧。

我：……

我：首先定义一个私有的 int 类型的数据。

1	private static int login = 0;

我：其次，我们需要两个公有的方法，用来操作这个 int 类型的数据。

public static void setBit(int bitIndex) {
    if (bitIndex < 0 || bitIndex > 30) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("超过 int 类型 bit 位的有效范围");
    }
    login |= 1 << bitIndex;
}

public static boolean getBit(int bitIndex) {
    if (bitIndex < 0 || bitIndex > 30) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("超过 int 类型 bit 位的有效范围");
    }
    return (login & 1 << bitIndex) != 0;
}

我：最后，我们可以测试一下这个方法。

public static void main(String[] args) {
    setBit(0);
    setBit(3);
    setBit(4);
    setBit(16);
    setBit(30);
    System.out.println(Integer.toBinaryString(login));  // 1000000 00000001 00000000 00011001
    System.out.println(getBit(0));   // true
    System.out.println(getBit(1));   // false
    System.out.println(getBit(2));   // false
    System.out.println(getBit(3));   // true
    System.out.println(getBit(30));  // true
}

我：在这段代码中，我没有对日期进行一个真实数据的维护，比如 1 号对应的是 0 位的 bit 位，31 号对应的是 30 位的 bit 位，所以在正式使用的时候，需要手动对真实的日期数据进行 -1 维护。

面试官（面露微笑）：精彩！精彩啊！很好，我们公司就需要你这也的人才，明天来我们公司报道吧！

我（激动）：好的，请问我的薪资是……

面试官（沉吟片刻）：就 3k 吧。

我：……&#￥$@@*&^%……