基于Redis實現-用戶簽到

這個功能將使用到Redis中的BitMap來實現。

我們按照月來統計用戶簽到信息，簽到記錄為1，未簽到則記錄為0

把每一個bit位對應當月的每一天，形成了映射關系。用0和1標示業務狀態，這種思路稱為位圖(BitMap)。

Redis中是利用String類型數據結構實現BitMap，因此最大上限是512M，轉化為bit則是2的32次方個bit位。相比于使用數據庫字段來存儲，內存使用大大減小。

1.BitMap相關命令

• 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

語法演示：

1. SETBIT - 用戶簽到
# 用戶ID 1001 在第5天簽到（offset從0開始）
SETBIT user:sign:1001 4 1# 用戶ID 1001 在第10天簽到
SETBIT user:sign:1001 9 1
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#2. GETBIT - 檢查某天是否簽到
# 檢查用戶ID 1001 第5天是否簽到
GETBIT user:sign:1001 4
# 返回1表示已簽到# 檢查用戶ID 1001 第6天是否簽到
GETBIT user:sign:1001 5
# 返回0表示未簽到
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#3. BITCOUNT - 統計簽到總天數
# 統計用戶ID 1001 本月簽到總天數
BITCOUNT user:sign:1001
# 返回簽到的總天數
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#4. BITFIELD - 批量操作簽到數據
# 獲取用戶ID 1001 前5天的簽到情況（以無符號5位整數形式返回）
BITFIELD user:sign:1001 GET u5 0# 同時設置多個簽到日
BITFIELD user:sign:1001 SET u1 15 1 SET u1 16 1
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#5. BITFIELD_RO - 只讀方式獲取簽到數據
# 安全地獲取用戶ID 1001 前10天的簽到情況
BITFIELD_RO user:sign:1001 GET u10 0
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#6. BITOP - 多用戶簽到情況統計
# 創建兩個用戶的簽到數據
SETBIT user:sign:1001 0 1
SETBIT user:sign:1001 1 1
SETBIT user:sign:1002 0 1# 統計哪些天數兩個用戶都簽到了（按位與操作）
BITOP AND both_sign user:sign:1001 user:sign:1002# 查看結果
GETBIT both_sign 0  # 返回1，表示第1天都簽到了
GETBIT both_sign 1  # 返回0，表示第2天不是都簽到了
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#7. BITPOS - 查找連續簽到
# 查找用戶ID 1001 第一次簽到的位置（從第0位開始查找值為1的位）
BITPOS user:sign:1001 1# 查找用戶ID 1001 第一次未簽到的位置
BITPOS user:sign:1001 0
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#完整簽到系統示例
# 用戶1001連續7天的簽到情況（1已簽，0未簽）
SETBIT user:sign:1001 0 1  # 第1天
SETBIT user:sign:1001 1 1  # 第2天
SETBIT user:sign:1001 2 0  # 第3天未簽
SETBIT user:sign:1001 3 1  # 第4天
SETBIT user:sign:1001 4 1  # 第5天
SETBIT user:sign:1001 5 0  # 第6天未簽
SETBIT user:sign:1001 6 1  # 第7天# 查詢簽到情況
BITCOUNT user:sign:1001  # 返回5（共簽到了5天）
BITPOS user:sign:1001 0  # 返回2（第一個未簽到的位置）

2.使用Java實現簡單的用戶簽到

注意：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。

1.實現用戶簽到

//在ServiceImpl@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result sign() {//1.獲取當前用戶Long UserId = UserHolder.getUser().getId();//2.獲取當前日期LocalDateTime now = LocalDateTime.now();//3.拼接keyString KeySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"));String key="sign:"+UserId+":"+KeySuffix;//4.獲取今天是本月的第幾天int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();//5.寫入redisstringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key,dayOfMonth-1,true);return Result.ok();}

2.Java實現統計連續簽到

1.什么是；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，就是連續的簽到天數。

2.如何得到本月到今天為止的所有簽到數據？

BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0

3.如何從后向前遍歷每個bit位?

與1做與運算，就能得到最后一個bit位。

隨后右移一位，下一個bit為就成為了最后一個bit位。

//在ServiceImpl@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Override
public Result signCount() {// 1.獲取當前登錄用戶IDLong UserId = UserHolder.getUser().getId();// 2.獲取當前日期時間（帶時區）LocalDateTime now = LocalDateTime.now();// 3.拼接Redis鍵：sign:用戶ID:年月（例如：sign:1001:202310）String KeySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"));String key = "sign:" + UserId + ":" + KeySuffix;// 4.獲取今天是本月的第幾天（1-31）int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();// 5.使用BITFIELD命令獲取本月簽到數據的位圖（返回無符號整數）// 格式：BITFIELD key GET u<dayOfMonth> 0// 表示從偏移量0開始，獲取dayOfMonth長度的無符號整數List<Long> longs = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(key,BitFieldSubCommands.create().get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));// 5.1 處理空結果情況if (longs == null || longs.isEmpty()) {return Result.ok(0);  // 無簽到記錄返回0}// 5.2 獲取位圖轉換后的十進制數值Long num = longs.get(0);if (num == null || num == 0) {return Result.ok(0);  // 數值為0表示無簽到}// 6.通過位運算計算連續簽到天數int count = 0;while (true) {// 6.1 檢查最低位是否為1（與1做按位與運算）// 結果為0表示未簽到，1表示已簽到if ((num & 1) == 0) {break;  // 遇到未簽到日終止循環} else {count++;  // 簽到日計數器+1}// 6.2 無符號右移一位（相當于刪除已檢查的最低位）// 例如：1011(11) >>> 1 = 0101(5)num >>>= 1;}// 7.返回連續簽到天數return Result.ok(count);
}

關于BITFIELD參數使用解釋：

1. key

   • 作用：Redis 中存儲 BitMap 的鍵名

   • 示例："sign:1001:202310"（用戶1001在2023年10月的簽到數據）

   • 底層命令：BITFIELD key [GET type offset]

   • 說明：指定要操作的 BitMap 鍵

2. BitFieldSubCommands.create()

   • 作用：創建 BITFIELD 命令的子命令構建器

   • 說明：

     • Spring Data Redis 的封裝方法，用于構建復雜的 BITFIELD 操作
     • 對應 Redis 原生命令中的 [GET/SET/INCR ...] 部分

3. get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth))

• 作用：指定要獲取的位段類型和長度

• 參數分解：

  • BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)
    • unsigned：表示獲取無符號整數（值始終 ≥0）
    • dayOfMonth：整數位數長度（例如今天是10月25日，則 dayOfMonth=25）
    • 底層邏輯：Redis 會將從偏移量0開始的25個bit轉換為一個無符號整數

• 示例：
  如果簽到數據為 1011...（二進制），unsigned(25) 會將其轉換為十進制整數（如 123456）。

4. valueAt(0)

   • 作用：指定要獲取的起始位偏移量（offset）

   • 參數：

     • 0：表示從 BitMap 的第0位開始獲取

   • 關鍵點：

     • 偏移量從0開始計數（與 SETBIT/GETBIT 的偏移量規則一致）
     • 配合 unsigned(dayOfMonth) 表示：從第0位開始，獲取連續 dayOfMonth 個bit

5. valueAt(0)

   • 作用：指定要獲取的起始位偏移量（offset）

   • 參數：

     • 0：表示從 BitMap 的第0位開始獲取

   • 關鍵點：

     • 偏移量從0開始計數（與 SETBIT/GETBIT 的偏移量規則一致）
     • 配合 unsigned(dayOfMonth) 表示：從第0位開始，獲取連續 dayOfMonth 個bit