Java BitSet使用场景和示例

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一、什么是BitSet？
二、Java BitSet实现原理
三、使用场景
四、参考资料

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一、什么是BitSet？

　　注：以下内容来自JDK API:

　　BitSet类实现了一个按需增长的位向量。位Set的每一个组件都有一个boolean值。用非负的整数将BitSet的位编入索引。可以对每个编入索引的位进行测试、设置或者清除。通过逻辑与、逻辑或和逻辑异或操作，可以使用一个 BitSet修改另一个 BitSet的内容。 

　　默认情况下，set 中所有位的初始值都是false。 

　　每个位 set 都有一个当前大小，也就是该位 set 当前所用空间的位数。注意，这个大小与位 set 的实现有关，所以它可能随实现的不同而更改。位 set 的长度与位 set 的逻辑长度有关，并且是与实现无关而定义的。 

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二、Java BitSet实现原理

　　在java中，BitSet的实现位于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的底层实现是使用long数组作为内部存储结构的，所以BitSet的大小为long类型大小(64位)的整数倍。

　　它有两个构造函数：

　　1、BitSet()：创建一个新的位 set，默认大小是64位。

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

　　2、BitSet(int nbits)

：创建一个位set，它的初始大小足以显式表示索引范围在 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，那么会把他规整到一个大于或者等于这个数字的64的整倍数。比如64位，bitset的大小是1个long，而65位时，bitset大小是2个long，即128位。做这么一个规定，主要是为了内存对齐，同时避免考虑到不要处理特殊情况，简化程序。

　　2：BitSet的size方法：返回此 BitSet 表示位值时实际使用空间的位数，值是64的整数倍

　　　length方法：返回此 BitSet 的“逻辑大小”：BitSet 中最高设置位的索引加 1　　

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三、使用场景

 　　常见的应用场景是对海量数据进行一些统计工作，比如日志分析、用户数统计等。

　　之前在阿里的实习面试就被问到一道题：有1千万个随机数，随机数的范围在1到1亿之间。现在要求写出一种算法，将1到1亿之间没有在随机数中的数求出来？

　　代码示例如下：　

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("产生的随机数有");
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("0~1亿不在上述随机数中有"+bitSet.size());
for (int i = 0; i < 100000000; i++)
{
if(!bitSet.get(i))
{
System.out.println(i);
}
}
}
}

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四、参考资料

　　1、http://blog.csdn.net/haojun186/article/details/8482343

　　2、http://www.open-open.com/lib/view/open1406379530429.html