java雪花算法中的運(yùn)算符舉例分析

本篇內(nèi)容介紹了“java雪花算法中的運(yùn)算符舉例分析”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

n位二進(jìn)制表示的最大值

雪花算法已經(jīng)初步完成了。現(xiàn)在我們?cè)賮砜磶讉€(gè)位操作。先看第一個(gè)，還是左移操作，不過這里演示負(fù)數(shù)左移：

<<

看這個(gè)之前，我們先看一個(gè)關(guān)鍵的數(shù)字，最大的負(fù)整數(shù)，-1L轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制后的形式：

這里注意二進(jìn)制數(shù)字的思路是相反的，在負(fù)整數(shù)中，除去負(fù)號(hào)外，那個(gè)數(shù)字越大，這個(gè)負(fù)數(shù)就越小，在Java的二進(jìn)制形式中，首位代表正負(fù)號(hào)，除去首位，剩下的數(shù)字值越大，真的就代表數(shù)字本身越大，無論正負(fù)。從上面打印可以看出，-1L的二進(jìn)制形式就是一個(gè)最大負(fù)整數(shù)。

我們前面討論位運(yùn)算提到過左移運(yùn)算 << ，那么負(fù)數(shù)左移會(huì)出現(xiàn)什么情況的呢？下面來看一個(gè)例子：

從字面值上來看，負(fù)整數(shù)左移和正整數(shù)左移效果是一樣的，就是把字面值變小了，二進(jìn)制的形式也能看出，所有的1左移后，右面直接補(bǔ)0，效果也是把數(shù)字變小了。

前面我們說過兩個(gè)位移操作，那兩個(gè)我們主要是關(guān)注二進(jìn)制形式的數(shù)字效果，這里我們就要看字面值的變化了。-1L向左位移1位，字面值就變成

-1L * 2^1

如果向左位移n位，字面值就會(huì)變成：

-1L * 2^n

這就是-1L向左位移的字面值變化規(guī)律。

看完負(fù)數(shù)左移操作，再來看一個(gè)位移操作，取反操作：

~

取反的意思也是針對(duì)二進(jìn)制形式的數(shù)字說的，因?yàn)樗形簧系臄?shù)字不是0就是1，所以取反的操作就是把0變成1，把1變成0，來看幾個(gè)例子：

上面的正整數(shù)3L，取反后，字面值變成了-4L，二進(jìn)制的數(shù)字中的0和1也徹底反了，0變成1,1變成0。而負(fù)整數(shù)-9L字面值變成了8L，二進(jìn)制數(shù)字的變化也是一樣的規(guī)律。大家可以多試幾次，從上面的內(nèi)容可以總結(jié)出取反的規(guī)律：

1、取反后，正整數(shù)變成了負(fù)整數(shù)，負(fù)整數(shù)變成了正整數(shù)

2、取反后，無論原來是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，結(jié)果都會(huì)變成   (n+1) * -1L

取反操作我們也不看二進(jìn)制數(shù)字的變化，但看字面值的變化，可以總結(jié)出上面的規(guī)律。

現(xiàn)在有個(gè)需求，如果有三位二進(jìn)制數(shù)，那么能表示的最大正數(shù)就是 111，也就是7，如果有四位就是1111，也就是15，如果有n位如何用位運(yùn)算表示？其實(shí)公式很容易推出來，就是

2^n-1

這個(gè)公式和上面的負(fù)數(shù)左移很相似，我們來使用-1L進(jìn)行左移：

-1L << n

這樣n如果是3和4就分別對(duì)應(yīng)-8L和-16L，從字面值上看和我們的需求很接近，我們?cè)賮磉M(jìn)行取反操作：

~(-1L << n)

這樣3和4分別對(duì)應(yīng)的就是7和15了！上面這個(gè)位運(yùn)算公式，就是求出n位二進(jìn)制數(shù)能表示的最大整數(shù)的公式！

再來看雪花算法中的限制，數(shù)據(jù)中心id和機(jī)器id分別占5位，最大數(shù)都是31，毫秒內(nèi)序列占12位，最大值是4095，這個(gè)值直接定義上是最快的，現(xiàn)在也可以用高效的位運(yùn)算計(jì)算出來了：

不超過最大值的序列遞增

雪花算法的毫秒內(nèi)序列有兩個(gè)操作，一個(gè)是在同一毫秒內(nèi)加一，另一個(gè)是如果超過最大值，就強(qiáng)制等到下一個(gè)不同的時(shí)間從新開始序列。這里也是可以用位操作實(shí)現(xiàn)的。這里首先討論下面的位操作：

&

這個(gè)操作的意思是同一個(gè)位上，都是1，結(jié)果才是1，否則就是0.下面用二進(jìn)制數(shù)字演示一下：

15L 轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制形式后有個(gè)特點(diǎn)，就是前面所有位上都是1，那么這個(gè)時(shí)候，其實(shí)較小的數(shù)是多少結(jié)果就是多少。從而可以推理出，只要較大的數(shù)有這個(gè)特點(diǎn)，那么&操作的結(jié)果都和較小的數(shù)的值一樣。如果超過最大值會(huì)怎么樣呢？

可以看到，只要超過1，那么結(jié)果就會(huì)歸0，再加上1， 15L & 17L的話，結(jié)果又會(huì)是1。這樣的&操作可以防止數(shù)字超過某個(gè)最大限制。這種特性正好用在毫秒內(nèi)序列的加一操作上。

seq = （seq + 1） & 4095；

像上面那種寫法，其實(shí)最終值和

seq = seq + 1

效果是一樣的，不同的是，一旦超過了4095，seq會(huì)從新變成0。

“java雪花算法中的運(yùn)算符舉例分析”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！