面试官问一个数据表字段怎么表示多种业务含义？我愣了五分钟

1 需求背景

在系统中用户一共有三种角色：普通用户，管理员，超级管理员，现在需要设计一张用户角色表记录这类信息。我们不难设计出如下方案。

id	name	super	admin	normal
101	用户一	1	0	0
102	用户二	0	1	0
103	用户三	0	0	1
104	用户四	1	1	1

我们使用1表示是，0表示否，那么观察上表不难得出，用户一有用超级管理员角色，用户二具有管理员角色，用户三具有普通用户角色，用户四同时具有三种角色。

如果此时新增加一种角色应该如何设计？其实新增一个字段即可解决。

id	name	super	admin	normal	new
101	用户一	1	0	0	0
102	用户二	0	1	0	0
103	用户三	0	0	1	0
104	用户四	1	1	1	1

2 发现问题

按照上述做法进行表设计功能上是没有问题的，优点是容易理解结构清晰，但是我们想一想有没有什么问题？笔者遇到过如下问题：

在复杂业务环境一份数据可能会使用在不同的场景，例如上述数据存储在MySQL数据库，这一份数据还会在如下场景使用。

检索数据需要同步一份到ES
业务方使用此表通过Flink计算业务指标
业务方订阅此表Binlog消息进行业务处理

如果表结构发生变化，数据源之间就要重新进行对接，业务方也要进行代码修改，这样开发成本非常高。有没有办法避免此类问题？

3 解决方案

我们可以使用位图法，这样同一个字段可以表示多个含义。首先设计如下数据表，userFlag字段先不填。

id	name	user_flag
101	用户一
102	用户二
103	用户三
104	用户四

我们使用位图法每一个bit表示一种角色

我们使用位图法表示如下数据表

id	name	super	admin	normal
101	用户一	1	0	0
102	用户二	0	1	0
103	用户三	0	0	1
104	用户四	1	1	1

用户一位图如下转换为十进制数值是4

用户二位图如下转换为十进制数值是2

用户三位图如下转换为十进制数值是1

用户四位图如下转换为十进制数值是7

根据分析我们可以填写完整数据表

id	name	user_flag
101	用户一	4
102	用户二	2
103	用户三	1
104	用户四	7

4 位图法详解

本章节我们分析位图法方案一些关键节点。

4.1 枚举定义

定义枚举时不要直接定义为1、2、4这类数字，而是采用位移方式定义，这样使用者可以明白设计者意图。

/*** 用户角色枚举** @author 公众号JAVA前线**/
public enum UserRoleEnum {// 1 -> 00000001NORMAL(1, "普通用户"),// 2 -> 00000010MANAGER(1 << 1, "管理员"),// 4 -> 00000100SUPER(1 << 2, "超级管理员");private int code;private String description;private UserRoleEnum(Integer code, String description) {this.code = code;this.description = description;}public String getDescription() {return description;}public int getCode() {return this.code;}
}

4.2 维护角色

假设用户已经具有普通用户角色，我们需要为其增加管理员角色，这就是新增角色，与之对应还有删除角色和查询角色，这些操作需要用到位运算，说明详见代码注释。

/*** 用户角色枚举** @author 公众号JAVA前线**/
public enum UserRoleEnum {// 1 -> 00000001NORMAL(1, "普通用户"),// 2 -> 00000010MANAGER(1 << 1, "管理员"),// 4 -> 00000100SUPER(1 << 2, "超级管理员");// 新增角色 -> 位或操作// oldRole -> 00000001 -> 普通用户// addRole -> 00000010 -> 新增管理员// newRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员public static Integer addRole(Integer oldRole, Integer addRole) {return oldRole | addRole;}// 删除角色 -> 位异或操作// oldRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员// delRole -> 00000010 -> 删除管理员// newRole -> 00000001 -> 普通用户public static Integer removeRole(Integer oldRole, Integer delRole) {return oldRole ^ delRole;}// 是否有某种角色 -> 位与操作// allRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员// qryRole -> 00000001 -> 是否有管理员角色// resRole -> 00000001 -> 有普通用户角色public static boolean hasRole(Integer role, Integer queryRole) {return queryRole == (role & queryRole);}private int code;private String description;private UserRoleEnum(Integer code, String description) {this.code = code;this.description = description;}public String getDescription() {return description;}public int getCode() {return this.code;}public static void main(String[] args) {System.out.println(addRole(1, 2));System.out.println(removeRole(3, 1));System.out.println(hasRole(3, 1));}
}

4.3 数据查询

假设在运营后台查询界面，查询具有普通用户角色的用户数据，我们可以使用SQL语句如下

select * from user_role where (user_flag & 1) = user_flag;
select * from user_role where (user_flag & b'0001') = user_flag;

使用MyBatis语句如下

<select id="selectByUserRole" resultMap="BaseResultMap" parameterType="java.util.Map">select * from user_role where <![CDATA[ user_flag & #{userFlag} = #{userFlag} ]]>
</select><select id="selectByUserIdAndRole" resultMap="BaseResultMap" parameterType="java.util.Map">select * from user_role where id = #{userId} <![CDATA[ and user_flag & #{userFlag} = #{userFlag} ]]>
</select>

5 文章总结

本文我们从一个简单案例开始，分析了直接新增字段的优缺点。使用新增字段笔者遇到最多的问题就是在复杂业务场景中，需要新增数据对接工作量，增加了开发维护成本。

我们又介绍了位图法，这样一个字段就可以表示多种业务含义，减少了字段冗余，节省了对接开发成本。当然位图法也有缺点，增加了代码理解成本，数据库字段含义不直观，需要进行转义，大家可以根据需求场景选择使用。

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