Redis的bitmap从基础到业务

一、位与字节

1个字节(byte)等于8个位(bit)。(计算机常识)。

二、string与bitmap

Redis里的bitmap是属于string这个数据类型里的。可以help进行查看bit相关api。

三、bitmap的api

1、setbit

稍微解释下,setbit 三个参数,第一个是key,第二个是偏移量,也就是在第几个位(从0开始)上写value,第三个是值(这个值只支持0和1,因为是位,二进制。如果你写了大于1的数或者小于0的数,会报错的,不信的自己尝试。)

get b1是个@符号,因为get取的不是位,所以不是0和1,而是ASCII码里的值,所以在ASCII码里对应的是@。(二进制转10进制,然后去ASCII码表里看,是@)
setbit b1 1 1其实对应的是(因为每个字节8个位):0 1 0 0 0 0 0 0
那我们在setbit b1 7 1,其实对应的就是:0 1 0 0 0 0 0 1,这时候gei b1就是A了,因为这个01000001在ASCII里对应的是大写A

那么继续setbit b1 9 1呢?每个字节等于8位,你这个9相当于第10位,一个字节放不下了,这时候就会开辟两个字节来存储,会变成如下
0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
然后get b1就又是@了

2、bitpos

含义:查找第start字节到end字节之间的值为bit(0/1)的偏移量(匹配到的位的下标,从0开始)。

bitpos 四个参数:key、要找的值(0/1)、从第几个字节(1个字节=8bit)开始找、到第几个字节结束

注意:最后两个参数是从第几个字节到第几个字节,这里是字节,可不是位。刚才b1来看,我们setbit了三次,分别是1 7 9,1和7在第一个字节上(因为1字节=8位),9在第二个字节上。所以可以写:bitpos b1 1 0 1,代表在b1这个key上找第一个字节到第二个字节之间第一次值为1的位的下标(也称偏移量)。

3、bitcount

含义:统计start到end字节中二进制值为1的个数。

4、bitop

4.1、概述

可以将多个bitmap进行按位与、按位或的操作,形成一个新的bit。

为了演示按位与和按位或,这里初始化两个bitmap

4.2、and

将b2和b3两个key进行按位与操作,结果存到andkey里

为什么andkey是个@?
b2:0100 0001
b3:0100 0010
b2 & b3:
0100 0000
换成10进制是64,在ASCII码表里这不就是@嘛??!!!

4.3、or

将b2和b3两个key进行按位或操作,结果存到orkey里

跟上面按位与一样,自己算按位或后的二进制,在转换为10进制,得到67,ASCII码表里67是C

四、利用bitmap完成需求

1、统计某用户登录天数

需求:统计出每个用户的登录天数,且支持随即查看哪天是否登录过。

需求分析:
假设每年400天,1byte=8bit。那么每个字节能存8天的记录,400/8=50,也就是说50个字节就能记录某个人的一年登录状态。

具体实现:
假设zhangsan这个用户在第2、8、50、365天登录了,那么先setbit进去(假设zhangsan的用户id为123)

# 第2天
127.0.0.1:6380[2]> setbit 123 1 1
# 第8天
127.0.0.1:6380[2]> setbit 123 7 1
# 第50天
127.0.0.1:6380[2]> setbit 123 49 1
# 第364天
127.0.0.1:6380[2]> setbit 123 364 1

然后我们可以采取getbit来获取某一天是否登录。还可以利用bitcount来统计他今年登录了多少天。

# 查看123这个用户第50天是否登录
127.0.0.1:6380[2]> getbit 123 49
1
# 查看123这个用户到今年目前为止最后16天登录了几天。之所以-2 -1能管用是因为反向索引,string篇幅说了
127.0.0.1:6380[2]> bitcount 123 -2 -1
1
# 查看123这个用户今年前八天登录了几天
127.0.0.1:6380[2]> bitcount 123 0 0
2
# 查看123这个用户今年全年登录了多少天
127.0.0.1:6380[2]> bitcount 123
4

最后我们可以验证下到底用了多少byte存储的这个用户的全年记录,可以发现46字节而已。

2、查看活跃用户总数

需求:比如要查看活跃用户,指定日期区间,在这区间登录过就算活跃。

需求分析:
假设xiaoming在20200320和20200321这两天登录了,而xiaohong只在20200321这一天登录了。那要怎么存储呢?首先这个是要以日期作为key,value需要是用户id所占的bit偏移量位置,比如这两个用户xiaoming占用字节里的第2位,也就是1,因为从0开始。再比如xiaohong占用字节里的第10位,也就是9。
PS:这个位怎么算都行,只要保证每个用户所占的字节偏移量不重复就行(也就是bit位置不重复就行),比如1000w个用户,那就每个用户id00w也能得到唯一的一个偏移量。
现在知道xiaoming在第2位,小红在第10位,也知道了他们哪天登录过,所以上代码

具体实现:

# xiaoming在20200320登录
127.0.0.1:6380[2]> setbit 20200320 1 1
#  xiaoming在20200321登录
127.0.0.1:6380[2]> setbit 20200321 1 1
#  xiaohong在20200321登录
127.0.0.1:6380[2]> setbit 20200321 9 1

需求是:在这两天的任意一天登录过就算活跃用户,soeay,直接bitop按或运算完事。然后bitcount统计出人数。

127.0.0.1:6380[2]> bitop or result 20200320 20200321
# 结果2人
127.0.0.1:6380[2]> bitcount result
2

疑问:连userid都没有我只统计人数有啥用?这需求不可能存在。
回复:搞促销,登录送礼品。数据库里10E用户,你准备多少礼品?10E份?亏大发。僵尸用户可能占用一大半。所以需要统计出活跃用户,然后根据活跃用户的数量在乘以一个比例算出合适的礼品数量。

五、总结

  • 1字节=8bit
  • setbit
  • bitpos
  • bitcount
  • bitop
  • 那两需求在面试中常被问到

来源:https://www.icode9.com/content-2-894551.html

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