內容主要轉載自usafchn's Notes，然後在此基礎上做了一些補充。
緣由
今天做項目的時候偶然用到EnumSet，EnumSet平時不太常用，比較陌生，於是點進去看了下源碼，發現這個類還是比較有意思的，首先EnumSet是個抽象類，當我們調用EnumSet提供的靜態函數創建對象的時候，實際創建的是RegularEnumSet或者JumboEnumSet，前者對應枚舉成員少於64個的情況，後者不設枚舉成員數量上限，當枚舉成員數量大於64時，EnumSet實際創建的對象是JumboEnumSet類型。由於我定義的枚舉成員數明顯沒到64，於是很自然的點進RegularEnumSet繼續一探究竟…
addAll()函數
如果你調用EnumSet的靜態函數allOf()函數，那麼實際將會調用到的是RegularEnumSet中的addAll()函數，addAll()函數的實現只有一行：
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if (universe.length != 0) elements = -1L >>> -universe.length; |
真正引起我興趣的也正是這行代碼，先解釋一下幾個變量的含義：elements是long類型的64爲整數，用來存儲枚舉值；universe是一個數組，裏面存放了全部枚舉類型，length是數組長度，一個正數，前面加了負號，表示要移的位數是小於0的數。
移位運算
衆所周知，Java的移位運算符有三個：<<、>>和>>>，第一個是左移，後兩個分別是帶符號右移和無符號右移，那麼移位運算符的右邊竟然是一個負數，到底什麼意思呢？百度一下無果，於是想到了Oracle官方的JAVA語言規範[^java]，翻了一下，好傢伙，官方文檔果然對移位運算規定的清清楚楚，其描述是這樣的：
If the promoted type of the left-hand operand is int, only the five lowest-order bits of the right-hand operand are used as the shift distance. It is as if the right-hand operand were subjected to a bitwise logical AND operator & with the mask value 0x1f (0b11111). The shift distance actually used is therefore always in the range 0 to 31, inclusive.
If the promoted type of the left-hand operand is long, then only the six lowest- order bits of the right-hand operand are used as the shift distance. It is as if the right-hand operand were subjected to a bitwise logical AND operator & with the mask value 0x3f (0b111111). The shift distance actually used is therefore always in the range 0 to 63, inclusive.
看到了吧，大意就是移位操作符左邊如果是int類型，則操作符右邊的數只有低5位有效（右邊的數會首先與0x1f做AND運算），如果操作符左邊是long類型，右邊的數就只取低6位爲有效位。
再看addAll()函數
回顧一下前面提到的表達式：
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-1L >>> -universe.length;
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左邊是一個long類型，-1L的補碼錶示是0xffffffffffffffff，並且>>>是無符號右移，在右移的時候最高位補0；右邊的”-universe.length”其實只有低6位有效，舉個例子來說吧，假設length爲5，那麼-5在內存中的表示爲0xfffffffb，取低6位有效，那麼實際有效值是0x3b，換成十進制就是59，也就是把-1L右移59位，可見，表達式的結果正好是低5位全1，高位全0。
更一般地，當n處在[1..64]之間時，（-1L >>> -n）的結果應該是低n位全1，高位全0。可見，這個結果正好滿足RegularEnumSet的需要。
### 聯想
知道了這個trick以後，其實它還有更多用途，比如可以這樣：
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// 代碼節選自java.lang.Long類 public static long rotateLeft(long i, int distance) { return (i << distance) | (i >>> -distance); } public static long rotateRight(long i, int distance) { return (i >>> distance) | (i << -distance); } |
是不是很有意思呢？
添加/刪除操作
知道移位操作的含義後，再看RegularEnumSet中其它成員函數就非常簡單了（本來這個類就沒什麼技術含量，不是麼？），比較有意思的是這個類判斷元素是否添加/刪除成功的方法，比如在add()函數中，它是這麼實現的：
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long oldElements = elements; elements |= (1L << ((Enum)e).ordinal()); return elements != oldElements; |
同樣，remove()函數中，它是這麼實現的：
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long oldElements = elements; elements &= ~(1L << ((Enum)e).ordinal()); return elements != oldElements; |
這個類裏面判斷元素有沒有添加/刪除成功，它沒有事先去判斷對應比特位上的數是0還是1，而是看添加/刪除後elements數值有沒有變化，這個方法在批量添加/刪除的時候特別有用（不用一位一位判斷了），以後可以借鑑哈。
size()函數
RegularEnumSet中還有一個比較有意思的成員函數是size()函數，size()函數是求Set中包含幾個元素，也就是求長整數elements二進制表示中1個個數。
求一個二進制數中1的個數方法太多，有沒有較爲高效的方法呢？先來看一下JDK是怎麼實現的吧：
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public static int bitCount(long i) { i = i - ((i >>> 1) & 0x5555555555555555L); i = (i & 0x3333333333333333L) + ((i >>> 2) & 0x3333333333333333L); i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f0f0f0f0fL; i = i + (i >>> 8); i = i + (i >>> 16); i = i + (i >>> 32); return (int)i & 0x7f; } |
這個方法技巧性很強，初次看很不容易看懂，基本思想是把二進制中相鄰位相加，然後以2位爲單位再合併，再4位合併……直到把所有位都合併了。上面的代碼確實非常難懂，不過可以換種寫法，性能略微低點，但是好理解啊：
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public static int bitCount(int n) { n = (n &0x55555555) + ((n >>1) &0x55555555) ; n = (n &0x33333333) + ((n >>2) &0x33333333) ; n = (n &0x0f0f0f0f) + ((n >>4) &0x0f0f0f0f) ; n = (n &0x00ff00ff) + ((n >>8) &0x00ff00ff) ; n = (n &0x0000ffff) + ((n >>16) &0x0000ffff) ; return n ; } |
是不是清楚了很多呢，本人還是比較喜歡這種寫法，代碼形式也更加對稱，可讀性還強。
詳細請參閱：《The Java® Language Specification —— Java SE 8 Edition》
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上面這篇文章中介紹的方法不多，重點在於移位操作符，個人感覺理解以爲操作符是理解EnumSet的關鍵。
EnumSetIterator的next()方法
這個方法我覺得也很巧妙（大概也是個人水平問題吧，位操作這種用的相當少。）。
public E next() {
if (unseen == 0)
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = unseen & -unseen; //unseen & -unseen返回的是unseen的二進制字符串最右邊第一個非0位代表的十進制數，自己寫寫比較一下結果就出來了。
unseen -= lastReturned;
return (E) universe[Long.numberOfTrailingZeros(lastReturned)]; //Long.numberOfTrailingZeros()返回的是lastReturned的二進制字符串的最右邊連續多少位爲0。如果最右邊爲二進制位爲1則結果爲0.</span>
}
EnumSet在構造的時候如果length < 64則返回的是RegularEnumSet，否則返回的是JumboEnumSet。JumboEnumSet和RegularEnumSet基本一致，只不過在保存值的時候使用的是一個long型數組變量，而RegularEnumSet只用一個long型變量保存，JumboEnumSet在做一些操作的時候需要先定位到是數組中那個元素，然後所要做的操作和RegularEnumSet基本上是一樣的。
/**
* Bit vector representation of this set. The ith bit of the jth
* element of this array represents the presence of universe[64*j +i]
* in this set.
*/
private long elements[];