Java BitSet和byte []用法

Question

我有這個應用程序，我應該大量使用BitSet類並逐位寫入文件。 我知道我不能將位寫入文件，所以首先我將BitSet對象轉換為字節數組並寫為字節數組。 但問題是，由於BitSet類right to left索引，當我將BitSet對象轉換為字節數組並寫入文件時，它向后寫入。

例如，這是我的BitSet對象：

10100100

和BitSet.get（0）給出false，BitSet.get（7）給出true。 我想把它寫成文件，如：

00100101

所以第一位為0，最后一位為1。

我的轉換方法：

public static byte[] toByteArray(BitSet bits) 
{
    byte[] bytes = new byte[(bits.length() + 7) / 8];       
    for (int i = 0; i < bits.length(); i++) {
        if (bits.get(i)) {
            bytes[bytes.length - i / 8 - 1] |= 1 << (i % 8);
        }
    }
    return bytes;
}

我的寫法：

    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filePath);
    fos.write(BitOperations.toByteArray(cBitSet));
    fos.close();

這是打算像這樣還是我做錯了什么？ 謝謝。

Answer 1

BitSet有幾個問題：

• 它在輸出上提供的字節數組的長度，使用.toByteArray() ，取決於設置為1的最高位（如果沒有設置，則為0;如果最后一位設置為<8，則為1，如果<16等，則為1等）本質， indexOf(highestBitSet) + 7) / 8 ）;
• 因此，你不能依賴它來計算固定長度的位掩碼。

考慮使用ByteBuffer的包裝器。 示例代碼如下。

注意：這使用“靜態工廠方法”進行構造，因此您需要使用BitFlags.withByteLength()或BitFlags.withBitLength()任何一個來創建新實例。 當然，您可以為此設計自己的方法，或者只是將構造函數設為公共。 要獲取底層數組，請調用.toByteArray() 。

public final class BitFlags
{
    private final int nrBytes;
    private final ByteBuffer buf;

    private BitFlags(final int nrBytes)
    {
        if (nrBytes < 1)
            throw new IllegalArgumentException("need at least one byte");
        this.nrBytes = nrBytes;
        buf = ByteBuffer.allocate(nrBytes);
    }

    public static BitFlags withByteLength(final int nrBytes)
    {
        return new BitFlags(nrBytes);
    }

    public static BitFlags withBitLength(final int nrBits)
    {
        return new BitFlags((nrBits - 1) / 8 + 1);
    }

    public void setBit(final int bitOffset)
    {
        if (bitOffset < 0)
            throw new IllegalArgumentException();

        final int byteToSet = bitOffset / 8;
        if (byteToSet > nrBytes)
            throw new IllegalArgumentException();

        final int offset = bitOffset % 8;
        byte b = buf.get(byteToSet);
        b |= 1 << offset;
        buf.put(byteToSet, b);
    }

    public void unsetBit(final int bitOffset)
    {
        if (bitOffset < 0)
            throw new IllegalArgumentException();

        final int byteToSet = bitOffset / 8;
        if (byteToSet > nrBytes)
            throw new IllegalArgumentException();

        final int offset = bitOffset % 8;
        byte b = buf.get(byteToSet);
        b &= ~(1 << offset);
        buf.put(byteToSet, b);
    }

    public byte[] toByteArray()
    {
        return buf.array();
    }
}

Answer 2

BitSet實現Serializable。 如果您只需要能夠在Java中恢復BitSet，並且不需要在文件中檢查其狀態，您應該告訴它將自己保存到文件中。

如果要將其寫入包含其他非序列化數據的文件，可以將其寫入ByteArrayOutputStream並從中檢索byte []。 但是，直接寫入文件可能會獲得更好的性能。

Answer 3

這看起來很合理。 它不會很快，但它應該工作。 如果您希望它以相反的順序寫出位，只需反轉索引和移位：

byte[] bytes = new byte[(bits.length() + 7) / 8];       
for (int i = 0; i < bits.length(); i++) {
    if (bits.get(i)) {
        bytes[i / 8] |= 1 << (7 - i % 8);
    }
}

甚至：

        bytes[i / 8] |= 128 >> (i % 8);

如果你的bitset相當稀疏（或者即使它不是），只能迭代1位可能更有效：

byte[] bytes = new byte[(bits.length() + 7) / 8];
for ( int i = bits.nextSetBit(0); i >= 0; i = bits.nextSetBit(i+1) ) {
    bytes[i / 8] |= 128 >> (i % 8);
}

如果密集位集需要更高的速度， 可以嘗試使用標准的BitSet.toByteArray()方法，然后使用bit-twiddling技巧來反轉各個字節中的位：

byte[] bytes = bits.toByteArray();
for ( int i = 0; i < bytes.length; i++ ) {
    byte b = bytes[i];
    b = ((b & 0x0F) << 4) | ((b & 0xF0) >> 4);
    b = ((b & 0x33) << 2) | ((b & 0xCC) >> 2);
    b = ((b & 0x55) << 1) | ((b & 0xAA) >> 1);
    bytes[i] = b;
}