二进制运算在扩展组合属性中的使用

本帖最后由 xuer 于 2009-5-7 17:01 编辑

注意：这里的格式可能比较乱，请大家下载PDF手册阅读！

关键词　：　扩展属性 扩展会员组　扩展角色　二进制运算　检索

这里的所说的扩展属性, 最常见就是以下几种情况:

１.某个会员不但属于一个主会员组, 而且从属多个扩展会员组, 如何以更好的方式保存某个会员的扩展组，并可以非常方便地查阅出某个扩展组下面的所有用户？或很方便地检索某个用户是否属于某扩展会员组？

２.基于角色的权限控制系统(RBAC)很是流行。系统中有很多角色，但是某个用户拥有多个角色，以何种格式保存用户的角色信息？并可以更方便地检索出某个角色下的所有用户，或判断用户是否属于某个角色？

３.一篇文章属于某个主栏目，但同时又属于其它多个栏目（扩展栏目），如何保存其扩展栏目信息？　在检索文章时，很容易地检索出属于某个栏目的文章？(扩展栏目)
４.在ＣＭＳ系统中，往往存在推荐位，一篇文章往往属于多个推荐位，如何保存这些每个文章的推荐位信息？并在非常方便地检索出某个推荐位下的所有文章？

以上的问题，都是笔者在开发系统中遇到过的问题．

一　．　在这种一对多的关系中，数据库字段一般的处理方法都是将这些信息保存以逗号分隔(或其它符号相隔)的字符串，如第一个问题，最常见普通的数据库结构可能是这样的：
----会员分组表user_group----

groupid             name

1                    管理员

2                    注册会员

3                    VIP会员

4                    收费会员
5                    金牌会员

6                    企业会员

-----会员表 user_list ---

userid       username   groupid   extgroup

1             lee        5          3,4,6

2             sandy      6          2,3,4

简单解释一下，lee主会员组是5,即金牌会员，但他同时属于组3,4,5,6　，我们用逗号分隔的组ID保存了其扩展组信息；　同理sandy的主会员组是6,但他同时又属于组2,3,4,5　，　我们也用逗号分隔的组ID保存了他的扩展组信息；

但现在存在一个检索的问题

１　．如何检索出所有收费会员(属于组4)? 看看上面的表，给我们检索带来问题，我们无法从上面的表中直接检索出这个信息！

２　．假设组ID是X, 如何判断lee是否属于组X ? 这个比上面简单些，先取出lee的groupid和extgroup,进行合并，得到了3,4,5,6这样的字符串，如果使用PHP程序，你可能需要以下代码片断($X表示需要判断的组的ID)：

$groupids = '3,4,5,6' ;  //这是从用户lee　的组信息，经过数据库查询取得

if(in_array($x,explode(',',$groupids))) {

//用户属于组$x

}

//不要被上面的代码迷惑了，简化一下表示为：

$groupids = '3,4,5,6' ;

$groupids = explode(',',$groupids);

if(in_array($x,$groupids)) {

//用户属于组$x

}

如果你看不懂上面的代码，建议你先学一下相关知识．

好，现在新的问题产生了！　我如何取得所有收费会员(属于会员组4)列表？看看，从上面的表中，因为扩展组信息不可直接查询，所以我们无法直接得到这些信息，很难受，是吧？你可能想到遍历所有会员记录，对一个有成千上万会员的表来说，这样做的效率可想而知！

所以，针对这个问题，我们重新设计user_list表的extgroup字段，让其成为int/bigint类型，其保存的值如下：

----会员表 user_list ---

userid       username   groupid   extgroup   extgroupids            

1             lee         5          88          3,4,6

2             sandy       6          28                          2,3,4

大家可能迷惑了，88和28是怎么来的？
88 == 23|24|26

28 == 22|23|24

乘幂并进行二进制位的或运算，写成php代码：

88 == pow(2,3)|pow(2,4)|pow(2,6)

28 == pow(2,2)|pow(2,3)|pow(2,4)

如果写成更直接的位运算符:
88 == (2<<2)|(2<<3)|(2<<5)

28 == (2<<1)|(2<<2)|(2<<3)

记住了，某个数左移一位，相当于它的值乘以2, 左移两位，相当于乘以4,两种方法都是殊途同归，曲径通幽的．

当然用逗号分隔的组ID信息，还是有用的，因为我们无法通过88很容易得到3,4,6这样的结果，所以为了修改用户信息，我们还是需要保存一份的．

现在，如何取得所有属于组4的用户呢？非常好办了：

select * from user_list where 4&(pow(2,groupid)) or (extgroup!=0 and 4&(extgroup)) ;

或者简化一下：

select * from user_list where 4&(pow(2,groupid)

不要迷惑了，因为group是十进制，我们需要将其进行二进制运算，才能计算出正确的二进制的或结果，后面的4&(extgroup)就是检查扩展组了，现在，觉得是不是很方便，so easy .

这样，我们就很方便地查阅到了某个会员组（包含扩展组）下的所有会员了．

现在假设会员M的主会员组是 $X, 扩展会员组是$Y(已经通过或运算得到的结果,非逗号分隔的字符串), 我们需要检查M是否属于组$Z(会员组ID为$Z) ,如何做？

if(pow(2,$Z)&(pow(2,$X)|($Y)))  {

//会员属于组$Z

}

因为在这里$X, $Z都是原始的整数（没有通过二进制运算），所以需要进行二进制转化运算．

如果深入到基本原理，可以这样认为，一个32bit的整数，共有32个二进制位，那么每一个二进制位都可以用来表示一组信息，因为系统中不可能有重复组ID,故我们进行pow(2,$x)运算，得到一个二进制位的点位符，不会造成二进制位数据覆盖，　说简单一些就是：

pow(2,$x)!=pow(2,$y) 当且仅当$x!=$y,这里的$x, $y相当于会员组ID号，它们不可能有重复．

所以，如果使用inti类型，就是说某个用户可以属于多达32个组:pow(2,32)，这在一般系统中已经完全够用,不必担心. 如果不够，请使用long int类型吧．

二　．　回到我们的RBAC(基于角色的权限控制)

在类似的系统中，我们往往会记录某个模块所能操作的角色ID,　我们当然记录角色ID的位运算结果，作为主要的检索条件，可能你的权限会这样设计表：

--- 权限表 user_priv----

id       module          role     roleids

1         report          11       1,2,8

2         print            8        8

如果不明白11和8是怎么来的，请看第一节的说明，已经很详细了，此处不再赘述．

假设当前用户角色ID为8,16,那么可以这样查询出当前用户可以操作的模块：

<?php

$_role = pow(2,8)|pow(2,16);

$sql = "select id,module from user_priv where {$_role}&role";

//查询当前用户是否有权限操作模块$module

$sql = "select id,module from user_priv where module='$module' and  {$_role}&role";

?>

不要惊讶，权限检测现在就是这么简单快速！

三　．　回到文章属于多个栏目的问题，在这种系统中，你必然要设计一个栏目（有的也叫分类）表（至于是否无限检分类，与这里的关系不大），如下结构:

-- 文章栏目表 category--

catid       name

1            财经

2            法制

3            人物专访

4            环境

5            人文

6             旅游

--  文章表article  --

id            catid        title         content    extcatid       catids

12            2           法制文章标题　内容        0               

13            3            ...           ...           3             1,2

14            2            ...           ...           48            4,5,6

id为4的文章，主栏目是2,但同时属于栏目4,5,6 ,48==pow(2,4)|pow(2,5)|pow(2,6)

那么，现在要检索属于栏目4的所有文章（包含扩展栏目）：

"select * from article where catid=4  or (extcatid!=0 and pow(2,4)&(extcatid))" ;

两部分，一个是检测主栏目，后台是检测扩展栏目，使用extcatid!=0进行了约束，否则，查询出的结果就会有问题了．

或使用下面的方式：

"select * from article where pow(2,4)&(pow(2,catid)|extcatid)" ;

将主栏目ID与扩展栏目先合并，再计算．

看看，多简单．　phpcms2008的方法是建立了一个新的表，用来处理这个问题，其实，它如果使用这个方法，会减少不少的表呢．

说到这里，就会有一个问题了，我刚才说到的32位，如果您的栏目很多，多达几十个呢？这时pow(2,50)==1.1258999068426e+015, 是一个非常大的数了，bigint最大值大约是184千亿亿，宽度是20位

大约栏目ID为67的时候，已经是极限，那么用这种方式，　这无疑就是一个限制了．

但另一方面，如果67个栏目还不够用，　你应该考虑一下，是否你的系统架构存在问题？

是否需要建立分站？或是子系统？

四　．　推荐位的问题．每个文章都可能属于多个推荐位，每个推荐位都有一个唯一的数字ID , 这与上面的问题在本质上完全一样的，不过同时将文章所属于的各个推荐位ID进行2的升幂运算后，再或运算得到一个结果，保存下来就可以了．

记住一个原则：扩展属性使用pow(2,val)|pow(2,val) 运算后保存，查询时使用

where pow(2,value) & extvalue 来查询　．

如果您的理解或使用此种方式中有什么疑惑，请联系我，欢迎一起探讨，笔者的信箱是[email protected]

月　影　　2009-5-7 于北京  

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