位掩码无符号和有符号值答案

【问题标题】：Bit masking unsigned and signed values位掩码无符号和有符号值
【发布时间】：2016-03-30 13:44:51
【问题描述】：

我们创建了一个 64 位 ID，其中包含 shard ID = 16 位，类型包含数据的 = 10 位，并且该数据在表中的位置（本地 ID）= 36。

精明的添加学专家会注意到，只有添加到 62 位。我过去在编译器和芯片设计方面的经验告诉我储备钻头的重量是黄金。所以我们有两个（设置为零）。

这是否意味着：

问题一：

它们可以有 2^16，范围为 0-65536 的分片？

类型 ID 为 2^10，范围 0-1024 类型？

Local ID 2^36，范围 0-68719476736 local id's ?

我也在尝试在 Java 中复制他们的哈希函数

|表示将两组 32 位分开，以便于可视化。

#表示位移46位，包含18位，其中2位保留-ShardId

~ 表示位移 36 位，包含 10 位 - 类型 ID 剩下的 36 位 - 本地 ID：

#0000 0000 0000 0000 00#~00 0000 0000~ 0000 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 |

ShardID 3429 的二进制文件 = 1101 0110 0101
因此 (hashedValue >> 46) = 00 0000 1101 0110 0101 &
0xFFFF = 1111 1111 1111 1111
ShardId = 00 0000 1101 0110 0101

问题二：

我理解需要 1. 和 2. 但是我不明白为什么我们需要按位运算符 & 0xFFFF，因为 4 和 2 实际上是相同的。

问题三：

我收到以下编译器错误：int 类型的文字 0xFFFFFFFFF 超出范围

public class BitExampleTest {
    public static void main(String[] args) {
      long pinId = 241294492511762325L;
      unHash(pinId);
    }

    private static long hash(int shardId, int typeId, int localId){
        return (shardId << 46) | (typeId << 36) | (localId << 0);
    }

    private static void unHash(long hashedValue){
               long shardID = (hashedValue >> 46) & 0xFFFF; 
               long typeID  = (hashedValue >> 36) & 0x3FF;
               long localID = (hashedValue >>  0) & 0xFFFFFFFFF;

               System.out.printf("shardID %s \n",shardID);
               System.out.printf("typeID %s \n",typeID);
               System.out.printf("localID %s \n",localID);
    }
}

【问题讨论】：

Q3：使用文字长后缀：0xFFFFFFFFFL。
很有趣的是，SO 没有关于位掩码的深入帖子。来自我的 +1
这里没有“散列值”。所有输入数据都存在于输出中。

标签： java

【解决方案1】：

它们可以有 2^16，范围为 0-65536 的分片？

分片 ID 为 16 位。因此，2¹⁶ 个不同的 Shard ID 是可能的。

类型 ID 为 2^10，范围 0-1024 类型？

类型 ID 为 10 位。因此，2¹⁰ 个不同的类型 ID 是可能的。

本地 ID 为 2^36，范围为 0-68719476736 本地 ID？

本地 ID 为 36 位。因此，2³⁶ 个不同的本地 ID 是可能的，即指向表中 2³⁶ 个位置的指针是可能的。

现在，参考Pinterest post，用于演示的Pin ID是241294492511762325。

乍一看，这个值显然不适合 Java int 数据类型。所以，我们切换到long。

// 'L' added to tell the compiler it is a long, not an int
System.out.println(Long.toBinaryString(241294492511762325L)); 

// output (padded with 0's on the left)
0000 0011 0101 1001 0100 0000 0001 0000 0000 0000 0110 1011 1111 0111 1001 0101

最初，241294492511762325 的 ID 看起来像这样...

xx 00 0011 0101 1001 01 00 0000 0001 0000 0000 0000 0110 1011 1111 0111 1001 0101
XX [____SHARD(16)_____] [_TYPE(10)_] [________________LOCAL(36)_________________]

要获得 Shard 位，将 ID 右移 (10 + 36) 46 即可。这会得到我们。请注意，XX 左边的位可以是 0 或 1，具体取决于“最后两位”的符号扩展等。

xx 00 0011 0101 1001 01
XX [____SHARD(16)_____]

与 0xffff 进行按位与

           'our 2 golden bits'
                   ▼▼
  xxxx xxxx xxxx xxxx 0000 1101 0110 0101
& 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111
= 0000 0000 0000 0000 0000 1101 0110 0101

无论前导位设置为什么，现在它们都是 0。我认为这应该让你清楚，按位与 0xffff 背后的原因。如果它们用 0 填充，那就太好了。如果他们不是 AND 会处理它。 :)

当你初始化像 0xFFFFFFFFF 这样的字面量时，如果没有后缀并且变量是整数类型（int、long 等），则假定值是 int。而且，int 可以保存 32 位，而不是像您尝试的 36 位（9 x 0xF = 9 x '1111'）。因此，您必须使用容量为 64 位的long。将“L”或“l”附加到值的末尾，如 0xFFFFFFFFFL，应该注意编译器错误。 [Reference]

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，您的范围是正确的，除了最大值是 2ⁿ - 1。
如果忽略，最后 2 位（“价值连城”）可能会对 shardId 值造成严重破坏。该位确保它们被屏蔽掉。如果您决定在未来实现这 2 位，这也会有所帮助。
Java 中的 int 类型限制为 32 位。因为每个十六进制数字代表 4 位，所以在 int 文字中最多可以有 8 个十六进制数字，但您有 9 个 Fs。您需要 long 文字，通过附加 L。

long localID = (hashedValue >>  0) & 0xFFFFFFFFFL;

因为您的localID 是36 位，int 不足以容纳所有可能的值，原因同上。您的hash 方法应将localId 作为long。当所需值为 64 位（long）时，您可能需要将值转换为long，然后再将它们向左移位以避免解释为int。

【讨论】：