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基于Redis的bitmap位图实现用户签到功能

发布时间:2021-01-28 17:46:34 ,浏览量:0

很多应用比如签到送积分、签到领取奖励:

  • 签到 1 天送 10 积分,连续签到 2 天送 20 积分,3 天送 30 积分,4 天以上均送 50 积分等
  • 如果连续签到中断,则重置计数,每月初重置计数
  • 显示用户某个月的签到次数
  • 在日历控件上展示用户每月签到情况,可以切换年月显示

最简单的设计思路就是利用MySQL保存签到数据(t_user_sign),如下:

字段名 描述 id 数据表主键(AUTO_INCREMENT) fk_diner_id 用户 ID sign_date 签到日期(如 2010-11-11) amount 连续签到天数(如 2)

大概一条数据 50B,可计算得到一千万用户连续签到五年,则为 800G 左右。

  • 用户签到:往此表插入一条数据,并更新连续签到天数
  • 查询根据签到日期查询
  • 统计根据 amount 统计

如果这样存数据,对于用户量大的应用,db可能扛不住,比如 1000W 用户,一天一条,那么一个月就是 3 亿数据,非常庞大。

使用bitmap

Bitmaps,位图,不是 Redis 的基本数据类型(比如 Strings、Lists、Sets、Hashes),而是基于 String 数据类型的按位操作,高阶数据类型的一种。Bitmaps 支持最大位数 232 位。使用 512M 内存就可以存储多达 42.9 亿的字节信息(232 = 4,294,967,296)。

它由一组 bit 位组成,每个 bit 位对应 0 和 1 两个状态,虽然内部还是采用 String 类型存储,但 Redis 提供了一些指令用于直接操作位图,可以把它看作是一个 bit 数组,数组的下标就是偏移量。

优点

内存开销小、效率高且操作简单,很适合用于签到这类场景。比如按月进行存储,一个月最多 31 天,那么我们将该月用户的签到缓存二进制就是 00000000000000000000000000000000,当某天签到将 0 改成 1 即可,而且 Redis 提供对 bitmap 的很多操作比如存储、获取、统计等指令,使用起来非常方便。

常用命令 命令 功能 参数 SETBIT 指定偏移量 bit 位置设置值 key offset value【0=< offset< 2^32】 GETBIT 查询指定偏移位置的 bit 值 key offset BITCOUNT 统计指定字节区间 bit 为 1 的数量 key [start end]【@LBN】 BITFIELD 操作多字节位域 key [GET type offset] [SET type offset value] [INCRBY type offset increment] [OVERFLOW WRAP/SAT/FAIL] BITPOS 查询指定字节区间第一个被设置成 1 的 bit 位的位置 key bit [start] [end]【@LBN】 代码实现

位运算判断是否签到

统计用户签到情况

获取用户某月签到情况,默认当前月,返回当前月的所有日期以及该日期的签到情况。

SignController

SignService: 获取某月签到情况,默认当月:

  • 获取登录用户信息
  • 构建 Redis 保存的 Key
  • 获取月份的总天数(考虑 2 月闰、平年)
  • 通过 BITFIELD 指令获取当前月的所有签到数据
  • 遍历进行判断是否签到,并存入 TreeMap 方便排序
总结

由于 String 数据类型的最大长度是 512M,所以 String 支持的位数是 2^32 位。512M 表示字节 Byte 长度,换算成位 bit 需要乘以 8,即 512 2^10 2^10 * 8=2^32; Strings 的最大长度是 512M,还能存更大的数据?当然不能,但是我们可以换种实现思路,就是将大 key 换成小 key,这样存储的大小完全不受限。

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