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引言

在各個項目中，我們都可能需要用到簽到和統計功能。簽到后會給用戶一些禮品以此來吸引用戶持續在該平臺進行活躍。

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 字節的內存，一個月則最多需要600多字節

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字節這樣我們就用極小的空間實現了簽到功能

BitMap 的操作指令：

SETBIT：向指定位置（offset）存入一個0或1

GETBIT：獲取指定位置（offset）的bit值

BITCOUNT：統計BitMap中值為1的bit位的數量

BITFIELD：操作（查詢、修改、自增）BitMap中bit數組中的指定位置（offset）的值

BITFIELD_RO：獲取BitMap中bit數組，并以十進制形式返回

BITOP：將多個BitMap的結果做位運算（與、或、異或）

BITPOS：查找bit數組中指定范圍內第一個0或1出現的位置

使用 BitMap 完成功能實現

服務器Redis版本采用 6.2

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

查詢 BITFIELD

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 變為1，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")
publicResultsign(){
returnuserService.sign();
}

UserServiceImpl

publicResultsign(){
//1.獲取登錄用戶
LonguserId=UserHolder.getUser().getId();
//2.獲取日期
LocalDateTimenow=LocalDateTime.now();
//3.拼接key
StringkeySuffix=now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
Stringkey=RedisConstants.USER_SIGN_KEY+userId+keySuffix;
//4.獲取今天是本月的第幾天
intdayOfMonth=now.getDayOfMonth();
//5.寫入redissetbitkeyoffset1
stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key,dayOfMonth-1,true);
returnResult.ok();
}

接口進行測試

ApiFox進行測試

查看Redis 數據

三、SpringBoot 整合Redis 實現簽到統計功能

問題一：什么叫做連續簽到天數？

從最后一次簽到開始向前統計，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？

BITFIELDkeyGETu[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，統計當前截至當前時間在本月的連續天數

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，就能統計出來他連續簽到的次數了

核心源碼

UserController

@GetMapping("/signCount")
publicResultsignCount(){
returnuserService.signCount();
}

UserServiceImpl

publicResultsignCount(){
//1.獲取登錄用戶
LonguserId=UserHolder.getUser().getId();
//2.獲取日期
LocalDateTimenow=LocalDateTime.now();
//3.拼接key
StringkeySuffix=now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
Stringkey=RedisConstants.USER_SIGN_KEY+userId+keySuffix;
//4.獲取今天是本月的第幾天
intdayOfMonth=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BITFIELDsign202301GETu30
Listresult=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()){
returnResult.ok(0);
}
Longnum=result.get(0);
if(num==null||num==0){
returnResult.ok(0);
}
//6.循環遍歷
intcount=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;
}
returnResult.ok(count);
}

進行測試

查看 Redis 變量

從今天開始，往前查詢連續簽到的天數，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：

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list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生哈希沖突的時候，產生的誤差。