九，Redis通过BitMap实现用户签到

一，BitMap用法

1.1 引言

假如我们用一张表来存储用户签到信息，其结构应该如下

字段	说明
id	主键
user_id	用户id
year	签到的年
month	签到的月
date	签到的日期
is_backup	是否补签

假如有1千万用户，平均每人每年签到10次，则这张表一年数据量为1亿条，对于数据库来讲压力非常大是不可取的。

解决办法：

模拟签到卡，按月统计用户签到信息，签到记录为1未签到为0

把每一个bit位对应当月的每一天，形成了映射关系。用0/1标识业务状态，这种思路就叫位图（BitMap）

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是2^32个bit位

1.2 BitMap相关命令

BitMap的操作命令有：

SetBit：向指定位置(offset)存入一个0或1
- 语法：SetBit key offset value
GetBit：获取指定位置(offset)的bit值
- 语法：GetBit key offset
BitCount：统计BitMap中值为1的bit位的数量
- 语法：BitCount key [start end]

BitField：操作(查询，修改，自增)BitMap中bit数组中指定位置(offset)的值

语法

bash 复制代码

BitField key [Get type offset] [Set type offset value] [IncrBy type offset increment] [OverFlow Wrap|Sat|Fail ]
#参数说明
# key：要操作的 Redis 键。
# [Get type offset]：获取指定类型和偏移量的位字段值。
# [Set type offset value]：设置指定类型和偏移量的位字段值。
# [IncrBy type offset increment]：对指定类型和偏移量的位字段值进行递增操作。
# [Overflow Wrap|Sat|Fail]：指定溢出行为，适用于递增操作。
# ----------------------------------------
# 数据类型type
# 分为i和u
# i：有符号
# u：无符号
# i2就代表要查询2个bit位，从offset开始，且返回有符号的数字
# u2就代表要查询2个bit位，从offset开始，且返回没有符号的数字
#--------------------------------------------------
# offset：位字段的偏移量，以位为单位。
# value：要设置的值。
# increment：递增的值。
# Overflow：溢出行为，Wrap（环绕）、Sat（饱和）或 Fail（失败）。
# ---------------------------------------------------
# 将 mykey 键中，从偏移量 0 开始的 8 位有符号整数设置为 127。
BITFIELD mykey SET i8 0 127
# 取 mykey 键中，从偏移量 0 开始的 8 位有符号整数的值。
BITFIELD mykey GET i8 0
# 对 mykey 键中，从偏移量 0 开始的 8 位有符号整数的值递增 1。
BITFIELD mykey INCRBY i8 0 1
# 对 mykey 键中，从偏移量 0 开始的 8 位无符号整数的值递增 255，溢出时采取饱和处理。
BITFIELD mykey INCRBY u8 0 255 OVERFLOW SAT

GET 操作返回请求的位字段值（十进制）。
SET 操作返回旧值。
INCRBY 操作返回递增后的新值。

BitField_ro：获取BitMap中bit数组，以十进制形式返回，和BitField用法一样

BitOp：将多个BitMap的结果做位运算（与，或，异或）

语法

bash 复制代码

BitOp operation destKey key [key...]
# operation：位运算操作类型。可以是以下之一：
# AND：按位与操作
# OR：按位或操作
# XOR：按位异或操作
# NOT：按位非操作（仅适用于单个键）
# destKey：存储操作结果的目标键。
# key：要进行运算的源键，可以指定一个或多个源键（在 AND、OR、XOR 操作中），或者仅一个源键（在 NOT 操作中）。
# ----------------------------------------------------------------------------
# 对 key1、key2 和 key3 进行按位与操作，将结果存储到 destKey 中。
BITOP AND destKey key1 key2 key3
# 对 key1 和 key2 进行按位或操作，将结果存储到 destKey 中。
BITOP OR destKey key1 key2
# 对 key1 和 key2 进行按位异或操作，将结果存储到 destKey 中。
BITOP XOR destKey key1 key2
# 对 key 进行按位非操作，将结果存储到 destKey 中。
BITOP NOT destKey key
# BITOP 命令返回一个整数，表示目标键（destKey）的位图大小，以字节为单位。这个大小是所有参与运算的键中最大的位图大小。

BitPos：查找bit数组中指定范围内第一个0或1出现的位置
- 语法：BitPos key bit [Start] [End]

二，签到功能

代码实现

java 复制代码

public Result sign(){
    //1.获取当前登录的用户
    Long userId=UserHolder.getUser().getId();
    //2.获取日期
    LocalDateTime now=LocalDateTime.now();
    //3.拼接key
    String keySuffix=now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyy/MM"));
    String key="sign:"+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();
}

三，签到统计

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，计算总签到的次数，就是连续签到天数。

拿到本月到今天为止的所有签到数据：

BitField key get u[dayOfMonth] 0

如何从后向前遍历每个bit位

与1做And运算，就能得到最后一个bit位了
将数字向右移1位，下一位bit位就成了最后一位bit位了。

代码实现：

java 复制代码

public Result signCount(){
     //1.获取当前登录的用户
    Long userId=UserHolder.getUser().getId();
    //2.获取日期
    LocalDateTime now=LocalDateTime.now();
    //3.拼接key
    String keySuffix=now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyy/MM"));
    String key="sign:"+userId+keySuffix;
    //4.获取今天是本月的第几天
    int dayOfMonth=now.getDayOfMonth();
    //5.获取本月截至今天为止所有的签到记录，返回的是一个10进制的数字
    //BitField key get u[dayOfMonth] 0
    List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(
    	key,
        BitFieldSubCommands.create()
        	.get(BitFieldType.unsigned(dayOfMonth))
        	.valueAt(0)
    );
    if(result==null || result.isEmpty()){
        //没有签到结果
        return Result.ok(0);
    }
    Long num=result.get(0);
    if(num == null || num == 0){
        //没有签到结果
        return Result.ok(0);
    }
    //6.循环遍历
    int count=0;
    while(true){
        //1.让这个数和1做And位运算，得到数字的最后一位bit位
        if((num & 1) == 0){
            //2.判断这个bit位是否位0
            //如果为0 说明没有签到，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);
}