基于Redis位圖實現簽到功能是一種高效且節省內存的方法。以下是分步實現的詳細方案：

1. 鍵設計策略

采用 sign:<userId>:<YYYYMM> 格式存儲每月簽到數據

# 示例：用戶1001在2023年8月的簽到數據
sign_key = "sign:1001:202308"

2. 核心操作實現

2.1 用戶簽到

# 命令格式
SETBIT key offset 1# 示例：8月3日簽到（偏移量從0開始計算）
SETBIT sign:1001:202308 2 1

# Python偽代碼
def sign(user_id):today = datetime.now()offset = today.day - 1  # 日期轉0-based偏移量key = f"sign:{user_id}:{today.strftime('%Y%m')}"redis.setbit(key, offset, 1)

2.2 查詢簽到狀態

# 命令格式
GETBIT key offset# 示例：查詢8月3日是否簽到
GETBIT sign:1001:202308 2

def check_sign(user_id, date):offset = date.day - 1key = f"sign:{user_id}:{date.strftime('%Y%m')}"return redis.getbit(key, offset)

2.3 統計當月簽到次數

# 命令格式
BITCOUNT key# 示例：統計8月總簽到次數
BITCOUNT sign:1001:202308

2.4 獲取連續簽到天數

def get_continuous_days(user_id):today = datetime.now()key = f"sign:{user_id}:{today.strftime('%Y%m')}"max_offset = today.day - 1consecutive = 0for offset in range(max_offset, -1, -1):if redis.getbit(key, offset):consecutive += 1else:break# 檢查跨月情況if consecutive == today.day:last_day = today - timedelta(days=today.day)prev_key = f"sign:{user_id}:{last_day.strftime('%Y%m')}"prev_bits = redis.bitcount(prev_key)if prev_bits == last_day.day:consecutive += prev_bitsreturn consecutive

3. 高級功能擴展

3.1 簽到日歷生成

def get_sign_calendar(user_id, year_month):key = f"sign:{user_id}:{year_month}"value = redis.get(key) or b'\x00'# 將二進制數據轉換為位列表bits = bin(int.from_bytes(value, byteorder='big'))[2:]return [bool(int(bit)) for bit in bits.zfill(32)]  # 最多顯示31天

3.2 月度統計報告

# 獲取當月首次簽到日期
BITPOS key 1# 獲取當月最后簽到日期
BITPOS key 1 -1

4. 性能優化步驟

1. 數據分片：對活躍用戶使用多個位圖分段存儲
2. 緩存策略：對頻繁訪問的統計結果進行短期緩存
3. 異步處理：非實時統計任務使用后臺進程處理
4. 數據歸檔：定期將歷史數據轉存到持久化存儲

5. 異常處理機制

1. 日期有效性驗證：

def validate_date(year, month, day):try:datetime(year, month, day)return Trueexcept ValueError:return False

2. 偏移量范圍檢查：

max_day = calendar.monthrange(year, month)[1]
if offset >= max_day:raise InvalidOffsetError("超出當月天數范圍")

6. 數據可視化示例

生成簽到日歷JSON：

{"202308": {"total": 18,"continuous": 5,"calendar": [{"day": 1, "signed": true},{"day": 2, "signed": false},...]}
}

7. 內存使用估算

假設：

• 每月最大31天
• 每個用戶每月占用4字節（31位）
• 10萬活躍用戶

總內存消耗：100,000用戶 × 12月 × 4字節 ≈ 4.8MB