Redis深度历险-Redis bitmap位图

本文大部分内容引自《Redis深度历险：核心原理和应用实践》，感谢作者！！！

Bitmap简介

1、Redis中的位图就是字符串，也就是byte数组，可以使用get/set直接获取和设置整个位图的内容，也可以使用位图操作getbit/setbit等将byte数组看成“位数组”来处理

2、Redis的位数组是自动扩展的，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

3、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)

使用到的命令

下标都是从0开始的

setbit key index value #设置bitmap中某一位的值
getbit key index #获取bitmap中某一位的值
bitcount key startindex endindex #查找下标范围内字符中1的个数，startindex和endindex是以字节为单位的，所以位数是8的倍数
bitpos key bit startindex endindex #查找指定范围字符中的第一次出现bit的下标

位数组高低位

二进制中位数高地位的定义是

高 -> 低

Redis位数组的顺序是（下标还是从0开始的）

低 -> 高

所以设置Bitmap的时候需要做对应的转换

 

比如说要设置hello字符串

将每个字母都转换为二进制，Python中二进制以0b开头

那么hello的二进制为 01101000（h） 01100101（e） 01101100（l） 01101100（l） 01101111（o）

从左到右二进制拼起来就是 0110100001100101011011000110110001101111

Redis由低到高是 低->0110100001100101011011000110110001101111->高 从零开始数下标，设置的时候使用

setbit key index value #设置bitmap中某一位的值

零存就是使用 setbit 对位值进行逐个设置，整存就是使用字符串一次性填充所有位数组，覆盖掉旧值；setbit时如果对应位的字节是不可打印字符，那么get的时候会显示为16进制

整存整取

setbit设置某一位的值，getbit取某一位的值

setbit key index value #设置bitmap中某一位的值
getbit key index #获取bitmap中某一位的值

整存零取

set设置字符串的值，getbit获取某一位的值

set key value #设置字符串的值
getbit key index #获取bitmap中某一位的值

Redis bitfield指令

参考：https://www.w3cschool.cn/doc_redis/redis-bitfield.html

1、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

2、Redis中Integer是有符号数最大64位，不能传递64位无符号值，所以无符号数只能获取63位

bitfield [key] get u[num] [startindex] #从key中的第startindex位开始取num位，结果是无符号数（注意这里拿的是反码）
bitfield [key] get i[num] [startindex] #从key中的第startindex位开始取num位，结果是有符号数（注意这里拿的是反码）
bitfield [key] set u[num] [starindex] [value] #从第starindex位开始，讲接下来的num位用无符号数value替换（value是ASCII值）
bitfield [key] set i[num] [starindex] [value] #从第starindex位开始，讲接下来的num位用有符号数value替换（value是ASCII值）

 

bitfield指令中的incrby

1、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

bitfield [key] incrby u[num] [startindex] [value] overflow [wrap/fail/sat] #从第startindex位开始，对接下来的num位无符号数加上value；对于数值溢出，使用的策略（默认是wrap）