Redis-bitmaps的介绍与应用

Redis-bitmaps

 

·什么是bitmaps

Bitmaps并不是实际的数据类型，而是定义在String类型上的一个面向字节操作的集合。因为字符串是二进制安全的块，他们的最大长度是512M。

字节操作可以分为两类：恒定时间的单个字节操作如将一个字节设置为1或者0、或者获取一个字节的值，和批量字节操作如在给定的字节范围内计算设置字节的数量。

 

 

Redis中bitmaps的常用操作

基本使用

Redis 的位数组是自动扩展，如果设置了某个偏移位置超出了现有的内容范围，就会自动将位数组进行零扩充。

 

1. setbit key offset value

• 给位图指定索引设置值，返回该索引位置的原始值

（1）.“零存零取”

（2）.“整存零取”

如果对应位的字节是不可打印字符，redis-cli 会显示该字符的 16 进制形式。

 

2. getbit key offset

• 获取位图指定索引的值
• 不存在的 key 被当成是空字符串来处理

3. bitcount key [start end]

4. bitpos key targetBit [start] [end] （起始版本：2.8.7）

• 计算位图指定范围（start到end，单位为字节，如果不指定就是获取全部）第一个偏移量对应的值等于targetBit的位置。

5. bitop and|or|not|xor destkey key [key...]

• 做多个bitmap的and（交集）、or（并集）、not（非）、xor（异或）操作并将结果保存到destkey中。

Redis 的位数组是自动扩展，如果设置了某个偏移位置超出了现有的内容范围，就会自动将位数组进行零扩充。

 

6.魔术指令 bitfield

前文我们设置 (setbit) 和获取 (getbit) 指定位的值都是单个位的，如果要一次操作多个位，就必须使用管道来处理。

不过 Redis 的 3.2 版本以后新增了一个功能强大的指令，有了这条指令，不用管道也可以一次进行多个位的操作。

bitfield 有三个子指令，分别是 get/set/incrby，它们都可以对指定位片段进行读写，但是最多只能处理 64 个连续的位，如果超过 64 位，就得使用多个子指令，bitfield 可以一次执行多个子指令。

所谓有符号数是指获取的位数组中第一个位是符号位，剩下的才是值。如果第一位是 1，那就是负数。无符号数表示非负数，没有符号位，获取的位数组全部都是值。有符号数最多可以获取 64 位，无符号数只能获取 63 位 (因为 Redis 协议中的 integer 是有符号数，最大 64 位，不能传递 64 位无符号值)。如果超出位数限制，Redis 就会告诉你参数错误。

接下来一次执行多个子指令:

然后我们使用 set 子指令将第二个字符 e 改成 a，a 的 ASCII 码是 97，返回旧值。

再看第三个子指令 incrby，它用来对指定范围的位进行自增操作。既然提到自增，就有可能出现溢出。如果增加了正数，会出现上溢，如果增加的是负数，就会出现下溢出。Redis 默认的处理是折返。如果出现了溢出，就将溢出的符号位丢掉。如果是 8 位无符号数 255，加 1 后就会溢出，会全部变零。如果是 8 位有符号数 127，加 1 后就会溢出变成 -128。

接下来实践一下这个子指令 incrby :

bitfield 指令提供了溢出策略子指令 overflow，用户可以选择溢出行为，默认是折返 (wrap)，还可以选择失败 (fail) 报错不执行，以及饱和截断 (sat)，超过了范围就停留在最大最小值。overflow 指令只影响接下来的第一条指令，这条指令执行完后溢出策略会变成默认值折返 (wrap)。

 

饱和截断 SAT

失败不执行 FAIL