Bitmask (中文可以叫掩码)是一种通过按位运算来使用一个数值来表示多个二进制位的方式,现在已经不提倡使用了,但是老的 API 以及早期的编程语言、操作系统等提供的 API 中还是有使用的。
Bitmask 主要用于提供多个开关选项的 API 中,但是因为其语义不明确且传参方式需要用到按位或运算符(|
),所以现在大都是直接使用一个对象来传参。
不使用 Bitmask 的 API 设计,举个例子:
// 给某个元素注册事件监听
button.addEventListener('click', eventHandler, {
capture: true,
once: false,
passive: true,
})
注册事件监听时有三个可选项,现在都是使用这种键值对方式来开关选项的,语义很明确,如果涉及到条件判断等逻辑也很容易组织代码。如果使用 Bitmask 的方式来传参,可能会变成这个样子:
// 注意,下面这段代码是虚构的,用于模拟 Bitmask 的传参方式
// 三个二进制位,从右往左依次表示 capture、once、passive 的开关
const EVENT_LISTENER_OPTION_CAPTURE = 0b001
const EVENT_LISTENER_OPTION_ONCE = 0b010
const EVENT_LISTENER_OPTION_PASSIVE = 0b100
// 以下传参方式同 { capture: true }
button.addEventListener('click', eventHandler, EVENT_LISTENER_OPTION_CAPTURE)
// 以下传参方式同 { capture: true, once: true }
// 这里使用按位或运算符,因为 (0b001 | 0b010) === 0b011
button.addEventListener('click', eventHandler, EVENT_LISTENER_OPTION_CAPTURE | EVENT_LISTENER_OPTION_ONCE)
// 以下传参方式同 { capture: true, once: true, passive: true }
// 这里使用按位或运算符,因为 (0b001 | 0b010 | 0b100) === 0b111
button.addEventListener(
'click',
eventHandler,
EVENT_LISTENER_OPTION_CAPTURE | EVENT_LISTENER_OPTION_ONCE | EVENT_LISTENER_OPTION_PASSIVE
)
可以看到,这样传参很啰嗦,而且如果想通过代码判断逻辑来开关特定的选项也会很难写,因此 Bitmask 这种方式已经不再提倡了。
目前 WebAPI 中还是存在一些使用 Bitmask 的 API 的,例如 document.createNodeIterator(…):
// 下面是 DOM 中预定义好的参数,此处只是列举一下
const NodeFilter = {
SHOW_ALL: 0xffffffff, // 可以写作 -1,因为 ~0 === -1,等于说每一位都是 1
SHOW_ELEMENT: 1 << 0, // 1, 可以写成 0x00000001
SHOW_ATTRIBUTE: 1 << 1, // 2, 可以写成 0x00000002
SHOW_TEXT: 1 << 2, // 4, 可以写成 0x00000004
SHOW_CDATA_SECTION: 1 << 3, // 8, 可以写成 0x00000008
SHOW_ENTITY_REFERENCE: 1 << 4, // 16, 可以写成 0x00000010
SHOW_ENTITY: 1 << 5, // 32, 可以写成 0x00000020
SHOW_PROCESSING_INSTRUCTION: 1 << 6, // 64, 可以写成 0x00000040
SHOW_COMMENT: 1 << 7, // 128, 可以写成 0x00000080
SHOW_DOCUMENT: 1 << 8, // 256, 可以写成 0x00000100
SHOW_DOCUMENT_TYPE: 1 << 9, // 512, 可以写成 0x00000200
SHOW_DOCUMENT_FRAGMENT: 1 << 10, // 1024,可以写成 0x00000400
SHOW_NOTATION: 1 << 11, // 2048,可以写成 0x00000800
}
// 具体使用示例:
// 创建迭代器以遍历元素
document.createNodeIterator(document.body, NodeFilter.SHOW_ELEMENT)
// 创建迭代器以遍历元素和文本
document.createNodeIterator(document.body, NodeFilter.SHOW_ELEMENT | NodeFilter.SHOW_TEXT)
因为 document.createNodeIterator
有多达12种的筛选模式,使用时有可能需要同时指定多种筛选模式,所以此 API 设计成使用 Bitmask 来传参;为了明确参数的语义,DOM 专门定义了 NodeFilter
对象来给这些选项赋予变量名。
上面的 document.createNodeIterator
是将 Bitmask 形式的值作为参数来使用的。WebAPI 中还有一些地方使用 Bitmask 形式作为返回值的,例如 mousedown
事件:
div.addEventListener('mousedown', e => {
console.log(e.buttons)
// 此 e.buttons 即为使用 Bitmask 形式的值,表示按下了哪些按键
// 它有三个二进制位
// 0b001 表示左键按下
// 0b010 表示右键按下
// 0b100 表示中键按下
// 例如: e.buttons === 3 也就是 0b011,即表示左键、右键同时按下
// 例如: e.buttons === 5 也就是 0b101,即表示左键、中键同时按下
})
Node.js 中同样有 API 应用到了 Bitmask。举例:
const fs = require('fs')
// fs.access 方法的第二个参数是 Bitmask 形式
// 验证文件是否存在
fs.access('package.json', fs.constants.F_OK, err => { })
// 验证是否可读
fs.access('package.json', fs.constants.R_OK, err => { })
// 验证是否可读+可写
fs.access('package.json', fs.constants.R_OK | fs.constants.W_OK, err => { })
如果想自行设计一个 Bitmask 参数的 API,可以使用以下方式来接收参数:
// 这里的参数 bitmask 是一个 Bitmask 方式传入的参数
// 假设 Bitmask 有三个选项,因此有三位
function testBitmask(bitmask) {
// 判断是否开启 0b001 位
if (bitmask & 0b001) { }
// 判断是否开启 0b010 位
if (bitmask & 0b010) { }
// 判断是否开启了 0b001 或 b010 其中任一个,可以当做“或”操作
if (bitmask & (0b001 | 0b010)) { }
if (bitmask & 0b011) { }
// 判断是否同时开启了 0b001 和 0b010,可以当做“且”操作
if ((bitmask & 0b001) && (bitmask & 0b010)) { }
if ((bitmask & 0b011) === 0b011) { }
}
// 如果想开启所有位,可以直接这么传
testBitmask(-1)
// 开启 0b001
testBitmask(0b001)
// 开启 0b100 和 0b001
testBitmask(0b001 | 0b100)
testBitmask(0b101)
调试的时候,可以通过 .toString(2)
来得到数值的二进制表示。
如果想熟练的使用 Bitmask,必须了解位运算。这里给出常用的位运算方法:
let bitmask = 0
// 开启第四位
bitmask |= 1 << 3
// bitmask = 00001000
// 关闭第四位
bitmask &= ~(1 << 3)
// 翻转第四位
bitmask ^= 1 << 3