使用Redis BitMap實現簽到與統(tǒng)計功能
大家好，今天分享一篇關于如何實現網站簽到的文章。
各個項目中，我們都可能需要用到簽到和 統(tǒng)計功能。簽到后會給用戶一些禮品以此來吸引用戶持續(xù)在該平臺進行活躍。
簽到功能，我們可以通過Redis中的 BitMap功能來實現
一、Redis BitMap 基本用法
BitMap 基本語法、指令
簽到功能我們可以使用MySQL來完成，比如下表：
用戶一次簽到，就是一條記錄，假如有1000萬用戶，平均每人每年簽到次數為10次，則這張表一年的數據量為 1億條
每簽到一次需要使用（8 + 8 + 1 + 1 + 3 + 1）共22 字節(jié)的內存，一個月則最多需要600多字節(jié)
這樣的壞處，占用內存太大了，極大的消耗內存空間！
我們可以根據 Redis中 提供的 BitMap 位圖功能來實現，每次簽到與未簽到用0 或1 來標識 ，一次存31個數字，只用了2字節(jié) 這樣我們就用極小的空間實現了簽到功能。
BitMap 的操作指令：
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SETBIT：向指定位置（offset）存入一個0或1
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GETBIT：獲取指定位置（offset）的bit值
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BITCOUNT：統(tǒng)計BitMap中值為1的bit位的數量
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BITFIELD：操作（查詢、修改、自增）BitMap中bit數組中的指定位置（offset）的值
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BITFIELD_RO：獲取BitMap中bit數組，并以十進制形式返回
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BITOP：將多個BitMap的結果做位運算（與 、或、異或）
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BITPOS：查找bit數組中指定范圍內第一個0或1出現的位置
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使用 BitMap 完成功能實現
服務器 Redis 版本采用 6.2 版本
進入redis 查詢 SETBIT 命令
新增 key 進行存儲
查詢 GETBIT 命令
查看指定坐標的簽到狀態(tài)
查詢 BITFIELD 命令
無符號查詢
BITPOS 查詢 1 和 0 第一次出現的坐標
二、SpringBoot 整合 Redis 實現簽到 功能
需求介紹
采用BitMap實現簽到功能
-
實現簽到接口，將當前用戶當天簽到信息保存到Redis中
思路分析：
我們可以把 年和月 作為BitMap的key，然后保存到一個BitMap中，每次簽到就到對應的位上把數字從0 變?yōu)?，只要是1，就代表是這一天簽到了，反之咋沒有簽到。
實現簽到接口，將當前用戶當天簽到信息保存至Redis中
提示：因為BitMap 底層是基于String數據結構，因此其操作都封裝在字符串操作中了。
核心源碼
UserController
@PostMapping("sign")
public Result sign() {
return userService.sign();
}
UserServiceImpl
public Result sign() {
//1. 獲取登錄用戶
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//2. 獲取日期
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
//3. 拼接key
String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
String key = RedisConstants.USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
//4. 獲取今天是本月的第幾天
int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
//5. 寫入redis setbit key offset 1
stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, dayOfMonth -1, true);
return Result.ok();
}
接口進行測試
ApiFox進行測試
查看Redis 數據
三、SpringBoot 整合Redis 實現 簽到統(tǒng)計功能
問題一：什么叫做連續(xù)簽到天數？
從最后一次簽到開始向前統(tǒng)計，直到遇到第一次未簽到為止，計算總的簽到次數，就是連續(xù)簽到天數。
邏輯分析：
?
獲得當前這個月的最后一次簽到數據，定義一個計數器，然后不停的向前統(tǒng)計，直到獲得第一個非0的數字即可，每得到一個非0的數字計數器+1，直到遍歷完所有的數據，就可以獲得當前月的簽到總天數了
?
問題二：如何得到本月到今天為止的所有簽到數據？
BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0
假設今天是7號，那么我們就可以從當前月的第一天開始，獲得到當前這一天的位數，是7號，那么就是7位，去拿這段時間的數據，就能拿到所有的數據了，那么這7天里邊簽到了多少次呢？統(tǒng)計有多少個1即可。
問題三：如何從后向前遍歷每個Bit位？
?
注意：bitMap返回的數據是10進制，哪假如說返回一個數字8，那么我哪兒知道到底哪些是0，哪些是1呢？
?
我們只需要讓得到的10進制數字和1做與運算就可以了，因為1只有遇見1 才是1，其他數字都是0 ，我們把簽到結果和1進行與操作，每與一次，就把簽到結果向右移動一位，依次內推，我們就能完成逐個遍歷的效果了。
需求：
實現以下接口，統(tǒng)計當前截至當前時間在本月的連續(xù)天數
有用戶有時間我們就可以組織出對應的key，此時就能找到這個用戶截止這天的所有簽到記錄，再根據這套算法，就能統(tǒng)計出來他連續(xù)簽到的次數了
核心源碼
UserController
@GetMapping("/signCount")
public Result signCount() {
return userService.signCount();
}
UserServiceImpl
public Result signCount() {
//1. 獲取登錄用戶
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
//2. 獲取日期
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
//3. 拼接key
String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
String key = RedisConstants.USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
//4. 獲取今天是本月的第幾天
int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
//5. 獲取本月截至今天為止的所有的簽到記錄，返回的是一個十進制的數字 BITFIELD sign:5:202301 GET u3 0
List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(
key,
BitFieldSubCommands.create()
.get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));
//沒有任務簽到結果
if (result == null || result.isEmpty()) {
return Result.ok(0);
}
Long num = result.get(0);
if (num == null || num == 0) {
return Result.ok(0);
}
//6. 循環(huán)遍歷
int count = 0;
while (true) {
//6.1 讓這個數字與1 做與運算，得到數字的最后一個bit位 判斷這個數字是否為0
if ((num & 1) == 0) {
//如果為0，簽到結束
break;
} else {
count ++;
}
num >>>= 1;
}
return Result.ok(count);
}
進行測試
查看 Redis 變量
從今天開始，往前查詢 連續(xù)簽到的天數，結果為2 測試無誤！
四、關于使用bitmap來解決緩存穿透的方案
回顧緩存穿透：
發(fā)起了一個數據庫不存在的，redis里邊也不存在的數據，通常你可以把他看成一個攻擊
解決方案：
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判斷id<0
-
數據庫為空的話，向redis里邊把這個空數據緩存起來
第一種解決方案：遇到的問題是如果用戶訪問的是id不存在的數據，則此時就無法生效
第二種解決方案：遇到的問題是：如果是不同的id那就可以防止下次過來直擊數據
所以我們如何解決呢？
我們可以將數據庫的數據，所對應的id寫入到一個list集合中，當用戶過來訪問的時候，我們直接去判斷l(xiāng)ist中是否包含當前的要查詢的數據，如果說用戶要查詢的id數據并不在list集合中，則直接返回，如果list中包含對應查詢的id數據，則說明不是一次緩存穿透數據，則直接放行。
現在的問題是這個主鍵其實并沒有那么短，而是很長的一個 主鍵
哪怕你單獨去提取這個主鍵，但是在 11年左右，淘寶的商品總量就已經超過10億個
所以如果采用以上方案，這個list也會很大，所以我們可以使用bitmap來減少list的存儲空間
我們可以把list數據抽象成一個非常大的bitmap，我們不再使用list，而是將db中的id數據利用哈希思想，比如：
id 求余bitmap長度 ：id % bitmap.size = 算出當前這個id對應應該落在bitmap的哪個索引上，然后將這個值從0變成1，然后當用戶來查詢數據時，此時已經沒有了list，讓用戶用他查詢的id去用相同的哈希算法， 算出來當前這個id應當落在bitmap的哪一位，然后判斷這一位是0，還是1，如果是0則表明這一位上的數據一定不存在，采用這種方式來處理，需要重點考慮一個事情，就是誤差率，所謂的誤差率就是指當發(fā)生哈希沖突的時候，產生的誤差。
小結
以上就是對 微服務 Spring Boot 整合 Redis BitMap 實現 簽到與統(tǒng)計 的簡單介紹，簽到功能是很常用的，在項目中，是一個不錯的亮點，統(tǒng)計功能也是各大系統(tǒng)中比較重要的功能，簽到完成后，去統(tǒng)計本月的連續(xù) 簽到記錄，來給予獎勵，可大大增加用戶對系統(tǒng)的活躍度。
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