有时候我们需要检查数值中的某个二进制位是否被置位。这种情况通常发生在将数值用作标志集合时，其中每一位代表特定的布尔值。本文将探讨从 byte、short、char、int 和 long 等整型值中提取特定位的多种方法，包含完整示例代码。
测试特定位
最常见的需求是使用位掩码测试整数值中的特定位。例如检查 byte 值的第三位是否置位：
byte val1 = 0b0110_0100;
byte mask = 0b0000_0100;
boolean isSet1 = (val1 & mask) > 0;
assertTrue(isSet1);
这里通过按位与操作测试二进制数 01100100 的第三位（00000100）。结果大于零表示该位已置位。同样可以测试未置位的情况：
byte val2 = 0b0110_0010;
boolean isSet2 = (val2 & mask) > 0;
assertFalse(isSet2);
此方案基于 byte 类型，但可轻松扩展到 short、char、int 和 long。不过上述方法硬编码了掩码，若需检查任意位置就需要更通用的方案。
使用移位运算符
在 Java 中，32 位 int 的位索引范围为：左起最高位索引 31，右起最低位索引 0。对于 64 位 long，最高位索引则为 63。
左移生成掩码
通过左移运算符将值 1 移动到目标位置生成动态掩码：
int val = 0b0110_0100;
int pos = 2;
int mask = 1 << pos;
boolean isSet = (val & mask) > 0;
assertTrue(isSet);
这里 pos 可设为任意有效位位置。掩码生成后，通过按位与操作判断目标位是否置位。
左移数值本身
另一种思路是直接左移待测数值，使目标位移动到符号位（最高位）。利用二进制补码特性，通过判断结果是否为负数来确定符号位是否为 1：
int val = 0b0110_0100;
int pos = 2;
boolean isSet = ((val << (31 - pos)) < 0);
assertTrue(isSet);
当 pos=2 时，计算 31-2=29，将原值左移 29 位后，目标位到达符号位。若结果为负数则表示该位已置位。
右移数值
同样可以使用右移运算符：将目标位移到最低位后，与掩码 1 进行按位与操作：
int val = 0b0110_0100;
int pos = 2;
boolean isSet = ((val >> pos) & 1) == 1;
assertTrue(isSet);
优化位运算方案
在性能敏感场景下，可通过减少 CPU 指令数优化代码。基于位运算通常快于算术运算的特性，重写左移方案：
boolean isSet = ((val << (~pos & 31)) < 0);
核心逻辑未变，但用 (~pos & 31) 替代了 (31-pos)。数学推导如下：
(31 - pos) = (31 - pos) & 31
= (31 + (-pos)) & 31
= (31 & 31) + ((-pos) & 31)
= (31 & 31) + ((~pos + 1) & 31)
= (31 & 31) + (~pos & 31) + (1 & 31)
= ((31 + 1) & 31) + (~pos & 31)
= (32 & 31) + (~pos & 31)
= 0 + (~pos & 31)
= (~pos & 31)
关键点在于：(-pos) 转换为 (~pos + 1) 是二进制补码的求负规则。进一步简化代码：
boolean isSet = ((val << ~pos) < 0);
JVM 会自动处理移位范围：int 的有效移位范围为 0-31，long 为 0-63。这种写法虽然简洁，但可读性稍差，团队协作时需谨慎使用。
使用 BigInteger
当处理超过 64 位的大数或追求代码可读性时，BigInteger 是理想选择。它提供 testBit 方法直接检查指定位：
int val = 0b0110_0100;
int pos = 2;
boolean isSet = BigInteger.valueOf(val).testBit(pos);
assertTrue(isSet);
总结
本文探讨了从整型值中提取特定位的多种方法：
- 基础方案：使用硬编码掩码进行按位与操作
- 动态掩码：通过左移运算符生成动态掩码
- 数值移位：左移或右移数值本身，配合符号位或低位掩码判断
- 性能优化：利用位运算特性减少 CPU 指令
- 大数处理：使用 BigInteger 的 testBit 方法
选择方案时需权衡性能需求与代码可读性。对于高频运算场景，优化后的位运算方案更高效；而处理大数或追求可维护性时，BigInteger 是更安全的选择。