首先需要说明的是，BitSet并不属于集合框架，没有实现Collection或Map接口。但因为其与List有一定类似性，所以这里一并列拿出来研究。
BitSet类实现了一个按需增长的位向量。每个位都有一个boolean值，用非负的整数将BitSet的位编入索引。可以对每个编入索引的位进行查找、设置或者清除。默认情况下，所有位的初始值都是false。BitSet非线程安全，在单线程情况下使用。
BitSet更多的表示一种开关信息，对于海量不重复数据，利用索引表示数据的方式，将会大大节省空间使用。
BitSet的大小与实际申请的大小并不一定一样，BitSet的size方法打印出的大小一定是64的倍数，这与它的实际申请代码有关，假设以下面的代码实例化一个BitSet:
BitSet set = new BitSet(129);
我们来看看实际是如何申请的：
/**
* Creates a bit set whose initial size is large enough to explicitly
* represent bits with indices in the range <code>0</code> through
* <code>nbits-1</code>. All bits are initially <code>false</code>.
*
* @param nbits the initial size of the bit set.
* @exception NegativeArraySizeException if the specified initial size
* is negative.
*/
public BitSet(int nbits) {
// nbits can't be negative; size 0 is OK
if (nbits < 0)
throw new NegativeArraySizeException("nbits < 0: " + nbits);
initWords(nbits);
sizeIsSticky = true;
}
private void initWords(int nbits) {
words = new long[wordIndex(nbits-1) + 1];
}
实际的空间是由initWords方法控制的，在这个方法里面，我们实例化了一个long型数组，那么wordIndex又是干嘛的呢？其源码如下：
/**
* Given a bit index, return word index containing it.
*/
private static int wordIndex(int bitIndex) {
return bitIndex >> ADDRESS_BITS_PER_WORD;
}
这里涉及到一个常量ADDRESS_BITS_PER_WORD，先解释一下，源码中的定义如下：
private final static int ADDRESS_BITS_PER_WORD = 6;
很明显2^6=64（8个byte，对应long型）。所以，当我们传进129作为参数的时候，我们会申请一个long[(129-1)>>6+1]也就是long[3]的数组。BitSet是通过一个整数来表示一定的bit位。
BitSet还有一些比较重要的方法
1）set方法，源码如下：
/**
* Sets the bit at the specified index to <code>true</code>.
*
* @param bitIndex a bit index.
* @exception IndexOutOfBoundsException if the specified index is negative.
* @since JDK1.0
*/
public void set(int bitIndex) {
if (bitIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("bitIndex < 0: " + bitIndex);
int wordIndex = wordIndex(bitIndex);
expandTo(wordIndex);
words[wordIndex] |= (1L << bitIndex); // Restores invariants
checkInvariants();
}
这个方法将bitIndex位上的值由false设置为true。首先确定修改的是long型数组中的哪一个元素，其次决定是否需要扩容（expandTo方法，下文再介绍），最后进行修改。可以看到修改的代码是这样的：
words[wordIndex] |= (1L << bitIndex); // Restores invariants
需要注意的是，long类型的移位会模除64。例如对long类型的值左移65位，实际是左移了65%64=1位。这样就定位到了long型数据的对应位置，相当于对应位置的原值与1进行或运算。注意：这里忽视了long型数据本身的值，只关心各个位置上的bit，所以也不需要考虑long型数据的符号问题。另外一个需要注意的问题，由于bitIndex是从0开始计数的，bitIndex表示的实际是第bitIndex＋1位数据，同时由于1L本身就表示第1位，所以左移bitIndex位，可对应到bitIndex＋1的位置。
与set方法相对的一个方法是clear方法，两者大同小异：
/**
* Sets the bit specified by the index to <code>false</code>.
*
* @param bitIndex the index of the bit to be cleared.
* @exception IndexOutOfBoundsException if the specified index is negative.
* @since JDK1.0
*/
public void clear(int bitIndex) {
if (bitIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("bitIndex < 0: " + bitIndex);
int wordIndex = wordIndex(bitIndex);
if (wordIndex >= wordsInUse)
return;
words[wordIndex] &= ~(1L << bitIndex);
recalculateWordsInUse();
checkInvariants();
}
关于上文说到的扩容：
/**
* Ensures that the BitSet can accommodate a given wordIndex,
* temporarily violating the invariants. The caller must
* restore the invariants before returning to the user,
* possibly using recalculateWordsInUse().
* @param wordIndex the index to be accommodated.
*/
private void expandTo(int wordIndex) {
int wordsRequired = wordIndex+1;
if (wordsInUse < wordsRequired) {
ensureCapacity(wordsRequired);
wordsInUse = wordsRequired;
}
}
wordsInUse表示的是BitSet中的long型数组words的大小。当我们传进一个wordIndex的时候，首先需要判断这个逻辑大小与wordIndex的大小关系，如果小于它，我们就调用方法ensureCapacity:
private void ensureCapacity(int wordsRequired) {
if (words.length < wordsRequired) {
// Allocate larger of doubled size or required size
int request = Math.max(2 * words.length, wordsRequired);
words = Arrays.copyOf(words, request);
sizeIsSticky = false;
}
}
先将words的大小变为原来的两倍（如果仍然不够，则将大小直接变为需要的长度，这与Vector很像）。然后复制数组。最后将wordsInUse设置为wordsRequired。
与之相对的，clear方法虽然不可能涉及到扩容操作，但也需要判断是否越界：
if (wordIndex >= wordsInUse)
return;
2）get方法：
/**
* Returns the value of the bit with the specified index. The value
* is <code>true</code> if the bit with the index <code>bitIndex</code>
* is currently set in this <code>BitSet</code>; otherwise, the result
* is <code>false</code>.
*
* @param bitIndex the bit index.
* @return the value of the bit with the specified index.
* @exception IndexOutOfBoundsException if the specified index is negative.
*/
public boolean get(int bitIndex) {
if (bitIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("bitIndex < 0: " + bitIndex);
checkInvariants();
int wordIndex = wordIndex(bitIndex);
return (wordIndex < wordsInUse)
&& ((words[wordIndex] & (1L << bitIndex)) != 0);
}
最后的return语句说明，只有当wordIndex不越界，并且对应位置上的bit是1的时候，我们才说值是true。
3）size方法：
/**
* Returns the number of bits of space actually in use by this
* <code>BitSet</code> to represent bit values.
* The maximum element in the set is the size - 1st element.
*
* @return the number of bits currently in this bit set.
*/
public int size() {
return words.length * BITS_PER_WORD;
}
这里也有一个常量，定义如下：
private final static int ADDRESS_BITS_PER_WORD = 6;
private final static int BITS_PER_WORD = 1 << ADDRESS_BITS_PER_WORD;
很明显，BITS_PER_WORD = 64，这里很重要的一点就是，如果使用size来返回BitSet数组的大小，其值一定是64的倍数，原因就在这里
4）与size方法相对的是length方法：
/**
* Returns the "logical size" of this <code>BitSet</code>: the index of
* the highest set bit in the <code>BitSet</code> plus one. Returns zero
* if the <code>BitSet</code> contains no set bits.
*
* @return the logical size of this <code>BitSet</code>.
* @since 1.2
*/
public int length() {
if (wordsInUse == 0)
return 0;
return BITS_PER_WORD * (wordsInUse - 1) +
(BITS_PER_WORD - Long.numberOfLeadingZeros(words[wordsInUse - 1]));
}
这个方法法返回的是BitSet的逻辑大小，比如声明了一个129位的BitSet（实际是192位）,设置了第23，45，67位为true，那么其逻辑大小就是68（从0开始计数）。其中numberOfLeadingZeros方法是输出二进制字符串左边开始0的个数（由于long型数据左边是高位，实际上是BitSet中靠后的bit），也就是最后一个long型数据所代表的bit中，最后一个1后面的bit数，用64减去这个值，在加上前面的long型数据个数乘以64，就可以得到逻辑大小。（值得一提的是，BitSet中的第0位实际存在第1个long型数据的第1位，后面的以此类推）
参考地址：http://blog.csdn.net/wxwzy738/article/details/8879423