本文讨论是权限设计的其中一种思路，有它自己的优缺点，不一定适用于所有系统。
一、Linux文件权限
大家都知道，Linux上有三种文件权限：
- r：表示读取，对应的数字为 4；
- w：表示写入，对应的数字为 2；
- x：表示执行，对应的数字为 1；
当然还有一种是特殊的是：
- -：表示无权限，对应的数字为0；
通过这四个数字以及他们的组合，就可以表示任意一种权限：
1+2=3：有执行、写入权限，没有读取权限。
1+4=5：有执行、读取权限，没有写入权限。
2+4=6：有写入、读取权限，没有执行权限。
1+2+4=7：有执行、写入、读取权限。
不知道大家有没有想过，为什么权限的标识要是0/1/2/4这几个数字呢？为什么不是0/1/2/3？为什么不是6/7/8/9？为什么0/1/2/4组合就可以表示所有权限呢？
有些人会解释说，如果用0/1/2/3，那3表示的是3本身呢？还是1+2呢？意义不明确呀。用其他的数字又太大，不方便计算，没有0124简单。其实这些都不是真正的原因，Linux文件权限设计之所以要用0124，是因为它其实是用二进制表示权限的。
二、用二进制比特位表示权限
二进制是什么想必不用我多说，我们都知道二进制表示的数字，只有0和1两种数。那么我们就想，如果我用0表示没有权限，用1表示有权限，这样岂不是很简单？
我继续用Linux文件权限举例。
用第一个比特位表示是否有执行权限，第二个比特位表示是否有写入权限，第三个比特位表示是否有读取权限。每个比特位的0表示没有权限，1表示有权限。（后文所说的第几位，都是指从右向左数）
那么我们试一试，如何表示只有写入权限，没有读取和执行权限呢？
按照上面的规则，应该是0010对吧，将这个二进制数字转成十进制数字，刚好是2。以此类推，就有了0/1/2/4这四个数字。
分别表示：无权限（0000）、执行（0001）、写入（0010）、读取（0100）。
再验证一下，如何表示有执行、读取权限，没有写入权限呢？应该是0101，将这个二进制数字转成十进制数字，刚好是5，符合我们上面说的。
所以，只要我们提前约定好每个比特位代表的是什么权限，我们就可以通过一个二进制数字，表示大量的权限及其自由组合，而且非常的节省存储空间，1个字节，我们就可以存储8种权限。在Java语言中的int类型有4个字节，一个int值，就可以存储32种权限，以及2的32次方种权限组合。那么知道了这个知识点，我们如何将它设计进我们的权限系统呢？
三、权限的增删查
知道了如何存储权限，但是我们还需要操作权限。而一个权限系统，必然会有三大基础操作（因为权限非有即无，所以编辑操作等价于添加或删除）：
- 添加一个权限
- 删除一个权限
- 以及校验一个权限
那我们如何对一个二进制数字表示的权限，进行增删查呢？这里就要利用位操作了：
- | 添加权限
- ^ 删除权限（已有权限时）
- & 校验权限
用代码来解释一下：
/**
* 添加权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要添加的权限集合
* @return 添加完权限后的十进制数字
*/
public static int addPermissions(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission |= permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 从已有权限里，删除权限
*
* @param currentPermission 原已有权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission ^= permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 校验权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permission 要校验的权限
* @return 是否含有权限
*/
public static boolean hasPermission(int currentPermission, int permission) {
return (currentPermission & permission) == permission;
}
为什么上述三个操作可以做到添加、删除、查询权限呢？我们需要来复习一下位运算。
| 位运算 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 或（|）：两个都为0，结果才为0，否则为1 | 0 | 0 = 0 | 0 | 1 = 1 | 1 | 0 = 1 | 1 | 1 = 1 |
| 异或（^）：两个相同为0，不相同为1 | 0 ^ 0 = 0 | 0 ^ 1 = 1 | 1 ^ 0 = 1 | 1 ^ 1 = 0 |
| 与（&）：两个都为1，结果才为1，否则为0 | 0 & 0 = 0 | 0 & 1 = 0 | 1 & 0 = 0 | 1 & 1 = 1 |
| 取反（~）：0变1，1变0 | ~0 = 1 | ~1 = 0 |
根据位运算的特点，我们可以发现：
- 给执行权限里，添加写入权限，本质应该是将
执行权限(0001)的第二个0，变成1，那么只要或(|)一个写入权限(0010)就好了。（或一个数，就代表将这个数表示的权限，添加到原来的数字里。无论原来的数字有没有权限都会加进去）：
- 在执行、写入权限里，删除写入权限，本质应该是将
执行、写入权限(0011)的第二个1，变成0，那么只要异或(^)一个写入权限(0010)就好了。（异或一个数，就代表将这个数表示的权限，从原来的数字里删除。只有在原来的数字已有这个权限时才会删除，否则是添加）：
- 在执行、写入权限里，判断是否有写入权限，其本质应该是判断
执行、写入权限(0011)的第二位，是否是1，那么只要与(&)一个写入权限(0010)，再将结果和写入权限(0010)自身比较一下是否相等就好了。（与一个数，如果还等于这个数，就代表原来的数字有这个数表示的权限）：
这里特别说明一下“异或”删除权限的操作，只有原来的数字里已经有该权限了，才可以删除。从异或运算的规则中可以发现，异或运算其实是无则增，有则减的操作。那么如果我想，无论原来的数字有没有权限，都删除权限（无论原来是0或1，都变成0），该怎么操作呢？
有三个方法：
第一个方法是，异或操作前，先判断下有无权限，有权限时再删除，无权限自然也不需要删除权限。
/**
* 从已有权限里，删除权限
*
* @param currentPermission 原已有权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions1(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
if (!hasPermission(currentPermission, permission)) {
continue;
}
currentPermission ^= permission;
}
return currentPermission;
}
第二个方法是，利用添加权限时，无论有没有权限都会加上去的特点，我们可以先添加，再删除。
/**
* 删除权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions2(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission = addPermissions(currentPermission, permission);
currentPermission ^= permission;
}
return currentPermission;
}
第三个方法是，先“取反”运算，再“与”运算
/**
* 删除权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions3(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission &= ~permission;
}
return currentPermission;
}
第三种这个理解起来比较困难，我解释一下。还是以在执行、写入权限里，删除写入权限为例，先对要删除的写入权限(0010)“取反”
再将执行、写入权限(0011)“与”一个上面取反的结果
可以发现，结果是一样的。这样的好处就是，不用判断原来的数字里，是否含有权限了，也不用先改变原来数字的权限，但没有第一种和第二种方法那么简单易懂。
这里推荐使用第三种方法，因为前两种在某些业务场景下会有并发问题，是线程不安全的（若是如代码示例那样，方法参数是基本类型，而非引用类型，那就不会有线程安全问题了，这三种方法都可以）。
四、总结
优点：既然是二进制存储，位运算操作，肯定有节省空间，效率极高的优点，当然同时也是逼格满满。
缺点：权限种类有限，如果用int存储，最多只能有32种权限类型，用long型则最多有64种权限类型。所以本文的这种设计最好还是用于权限种类不太多的情况比较好。
举一反三，本文的知识点也不仅仅用于权限系统。
例如你写了个接口，提供了大量可选操作，比如校验参数，记录日志，使用缓存，发送通知等等，如果有十几个这种选项，你会怎么设计你的接口呢？是通过一个对象封装，把每个选项都设计成一个boolean类型字段，然后在接口里到处判断字段的值是true还是false吗？这样固然可以实现，但就是显得有点普通平庸了，体现不出来你的水平。
而通过本文的方法，就可以将众多表达true/false概念的参数，通过一个短短的数字传递到系统或接口里，节省空间和提高效率，拉高代码的逼格，让人看了拍案叫绝。
五、一个权限工具类demo
/**
* 权限工具类demo
*
* @author dijia478
* @date 2021-11-20 16:52:10
*/
public class PermissionUtils {
/**
* 所有权限都没有
*/
public static final int NOT_ALL = 0;
/**
* 所有权限都有
*/
public static final int HAVE_ALL = -1;
/**
* 执行权限
*/
public static final int EXECUTE = 1 << 0;
/**
* 新建权限
*/
public static final int CREATE = 1 << 1;
/**
* 查询权限
*/
public static final int SELECT = 1 << 2;
/**
* 修改权限
*/
public static final int UPDATE = 1 << 3;
/**
* 删除权限
*/
public static final int DELETE = 1 << 4;
/**
* 进行字段校验
*/
public static final int CHECK_ITEM = 1 << 5;
/**
* 记录操作日志
*/
public static final int OPERATE_LOG = 1 << 6;
/**
* 发送通知
*/
public static final int SEND_MSG = 1 << 7;
/**
* 使用缓存
*/
public static final int USE_CACHE = 1 << 8;
/**
* 添加权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要添加的权限集合
* @return 添加完权限后的十进制数字
*/
public static int addPermissions(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission |= permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 从已有权限里，删除权限
*
* @param currentPermission 原已有权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions1(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
if (!hasPermission(currentPermission, permission)) {
continue;
}
currentPermission ^= permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 删除权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions2(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission = addPermissions(currentPermission, permission);
currentPermission ^= permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 删除权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permissions 需要删除的权限集合
* @return 删除完权限后的十进制数字
*/
public static int removePermissions3(int currentPermission, int... permissions) {
for (int permission : permissions) {
currentPermission &= ~permission;
}
return currentPermission;
}
/**
* 校验权限
*
* @param currentPermission 原权限
* @param permission 要校验的权限
* @return 是否含有权限
*/
public static boolean hasPermission(int currentPermission, int permission) {
return (currentPermission & permission) == permission;
}
/**
* 获取所有权限都有
*
* @return 拥有所有权限的十进制数字，其实就是-1
*/
public static int getAllPermission() {
return HAVE_ALL;
}
/**
* 获取所有权限都没有
*
* @return 没有所有权限的十进制数字，其实就是0
*/
public static int getNotAllPermission() {
return NOT_ALL;
}
/**
* 只获取需要的权限，除了需要的，其他权限都没有
*
* @param permissions 需要的权限
* @return 所有需要的权限的十进制数字
*/
public static int getNeedPermission(int... permissions) {
return addPermissions(NOT_ALL, permissions);
}
/**
* 排除不需要的权限，除了不需要的，其他权限都有
*
* @param permissions 不需要的权限
* @return 所有不需要的权限的十进制数字
*/
public static int getNotNeedPermission(int... permissions) {
return removePermissions3(HAVE_ALL, permissions);
}
}