Redis实战——签到统计（BitMap的用法）_bitmap 签到_芝麻干

未知 02-07 4600

1. 什么是BitMap

我们针对签到功能完全可以通过mysql来完成，比如说以下这张表

?但是，用户一次签到，就是一条记录，假如有1000万用户，平均每人每年签到次数为10次，则这张表一年的数据量为 1亿条。

每签到一次需要使用（8 + 8 + 1 + 1 + 3 + 1）共22 字节的内存，一个月则最多需要600多字节。

我们如何能够简化一点呢？其实可以考虑小时候一个挺常见的方案，就是小时候，咱们准备一张小小的卡片，你只要签到就打上一个勾，我最后判断你是否签到，其实只需要到小卡片上看一看就知道了

我们可以采用类似这样的方案来实现我们的签到需求。?

我们可以按月来统计用户签到信息，签到记录为1，未签到则记录为0

把每一个bit位对应当月的每一天，形成了映射关系。用0和1标示业务状态，这种思路就称为位（BitMap）。这样我们就用极小的空间，来实现了大量数据的表示。

Redis中是利用string类型数据结构实现BitMap，因此最大上限是512M，转换为bit则是 2^32个bit位。

下图就是张三这个人这个月的签到情况，31位，0代表未签到，1代表签到

BitMap的操作命令有：

* SETBIT：向指定位置（offset）存入一个0或1

* GETBIT ：获取指定位置（offset）的bit值

* BITCOUNT ：统计BitMap中值为1的bit位的数量 * BITFIELD ：操作（查询、修改、自增）BitMap中bit数组中的指定位置（offset）的值 * BITFIELD_RO ：获取BitMap中bit数组，并以十进制形式返回

这里的u是无符号的意思?

* BITOP ：将多个BitMap的结果做位运算（与、或、异或） * BITPOS ：查找bit数组中指定范围内第一个0或1出现的位置?

2. 实现签到功能?

需求：实现签到接口，将当前用户当天签到信息保存到Redis中

思路：我们可以把年和月作为bitMap的key，然后保存到一个bitMap中，每次签到就到对应的位上把数字从0变成1，只要对应是1，就表明说明这一天已经签到了，反之则没有签到。

我们通过接口文档发现，此接口并没有传递任何的参数，没有参数怎么确实是哪一天签到呢？这个很容易，可以通过后台代码直接获取即可，然后到对应的地址上去修改bitMap。

业务层代码：

@Override public Result sign() { // 1.获取当前登录用户 Long userId = UserHolder.getUser().getId(); // 2.获取日期 LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); // 3.拼接key String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM")); String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix; // 4.获取今天是本月的第几天 int dayOfMonth = now.getDayOfMonth(); // 5.写入Redis SETBIT key offset 1 stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, dayOfMonth - 1, true); return Result.ok(); }

测试，采用PostMan

今天20号，第19位为1，代表已经签到成功，其他位数是我为了测试连续签到功能后面加上去的?

3. 实现获取连续签到次数

?3个问题：

问题1：什么叫做连续签到天数？从最后一次签到开始向前统计，直到遇到第一次未签到为止，计算总的签到次数，就是连续签到天数。

Java逻辑代码：获得当前这个月的最后一次签到数据，定义一个计数器，然后不停的向前统计，直到获得第一个非0的数字即可，每得到一个非0的数字计数器+1，直到遍历完所有的数据，就可以获得当前月的签到总天数了

问题2：如何得到本月到今天为止的所有签到数据？（使用BITFIELD）

BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0

假设今天是10号，那么我们就可以从当前月的第一天开始，获得到当前这一天的位数，是10号，那么就是10位，去拿这段时间的数据，就能拿到所有的数据了，那么这10天里边签到了多少次呢？统计有多少个1即可。?

问题3：如何从后向前遍历每个bit位？

这里注意：bitMap返回的数据是10进制，哪假如说返回一个数字8，那么我哪儿知道到底哪些是0，哪些是1呢？我们只需要让得到的10进制数字和1做与运算就可以了，因为1只有遇见1 才是1，其他数字都是0 ，我们把签到结果和1进行与操作，每与一次拿到最后一个bit位，如果不为0，就把签到结果向右移动一位，计数器+1，继续循环。如果为0，直接结束循环。依次内推，我们就能完成逐个遍历的效果了。

需求：实现下面接口，统计当前用户截止当前时间在本月的连续签到天数

有用户有时间我们就可以组织出对应的key，此时就能找到这个用户截止这天的所有签到记录，再根据这套算法，就能统计出来他连续签到的次数了

业务逻辑：

@Override public Result signCount() { // 1.获取当前登录用户 Long userId = UserHolder.getUser().getId(); // 2.获取日期 LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); // 3.拼接key String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM")); String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix; // 4.获取今天是本月的第几天 int dayOfMonth = now.getDayOfMonth(); // 5.获取本月截止今天为止的所有的签到记录，返回的是一个十进制的数字 BITFIELD sign:5:202203 GET u20 0 List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField( key, BitFieldSubCommands.create() .get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0) ); if (result == null || result.isEmpty()) { // 没有任何签到结果 return Result.ok(0); } Long num = result.get(0); if (num == null || num == 0) { return Result.ok(0); } // 6.循环遍历 int count = 0; while (true) { // 6.1.让这个数字与1做与运算，得到数字的最后一个bit位 // 判断这个bit位是否为0 if ((num & 1) == 0) { // 如果为0，说明未签到，结束 break; }else { // 如果不为0，说明已签到，计数器+1 count++; } // 把数字右移一位，抛弃最后一个bit位，继续下一个bit位 num >>>= 1; } return Result.ok(count); }