Redis--Bitmap有序集合的语法和使用场景举例

前言

• Redis除了常见的五种数据类型之外，其实还有一些少见的数据结构，如Geo，HyperLogLog，Bitmap等。虽然它们少见，但是作用却不容小觑。本文将介绍Bitmap数据类型的语法和使用场景。
• 下文将介绍bitmap的使用指令，以及其应用场景。

Bitmap概述

• 在开发中，我们常常需要存放一些布尔类型的数据，比如我们的上班打卡记录，游戏签到记录等等。假设一个公司工作签到打卡的场景，一个员工今年第1，2，3天都工作了，需要对1，2，3做记录，如果对这三个整型数使用unsigned int来记录的话，那么需要3*4=12个字节，也就是96个bit的存储空间。而一个员工要这样记录一整年的数据，公司又不止一个员工，那么这个打卡功能就将耗费大量空间。
• 为了节省空间，Redis提供了Bitmap，也就是位图这种数据结构。所谓位图，其实就是一个bit数组，对于一年上班打卡的记录，只需要提供一个365位的bit数组，如果第一天工作了，那就将第一位bit的0改为1即可。这样一来，一个人一年的打卡记录，只需要365bit位就可以记录完成了。位图按位来存储，大大节约了空间，其存储上限为2^32。

Bitmap命令介绍

• bitmap设置某一位的值: SETBIT key offset value

  # 字母a的ASCII码是97，二进制就是01100001，一个字节 八个比特
  # 字母b的ASCII码是98，二进制就是01100010
  # 所以存入a只需要将0，6，7位设为1即可
  # 接着存入b就需要将10，14，15位设为1。
  setbit word 0 1
  setbit word 6 1
  setbit word 7 1
  setbit word 10 1
  setbit word 14 1
  setbit word 15 1
  
  # 除此之外，可以之间用字符串填充位的值
  set word ab 
  # 这个指令等价于上面的setbit
  

• 获取bitmap中的数据，使用单个位操作获取位的值: getbit key offset

  getbit word 0 1
  getbit word 1 1
  

• 统计bitmap指定位区间上，值为 1 的个数: bitcount key [start end]

  bitcount word    # 统计key为word的位图中有多少个1
  bitcount word 0 1 # 前两个字符中有几个1 
  

• 返回bitmap中第一个值为bit的二进制位的位置，可以指定范围: bitpos key bit [start end]

  bitpos word 1  # 返回第一个为1的位
  bitpos word 0 0 1  # 返回前两个字符中第一个为0的位
  

• 对一个或多个保存二进制位的字符串 key 进行位元操作(and,or,not,xor)，并将结果保存到 destkey 上: BITOP operation destkey key [key …]

  bitop not new_word word # 对key为word的位图取反后存入new_word之中
  

使用场景

• 需求：40亿个QQ号，限制1G的内存，如何对这些QQ号进行去重。
• 实现方案：通过分析需求，有1G内存的限制，所以可以使用位图来节省空间。使用位图的话，一个qq号，即一个数字只需要占用一个bit(将这个bit设置为1)，那么40亿个数字也就只需要400000000/8/1024/1024=476M，满足要求。
• 代码实现：

  public class RedisBitmap {
    
     private static final String QQ_NUMBER = "QQ";
  
     /**
      * 将qq号码存入位图中
      * 即将位图对应qq号码的bit设为1
      * @param key
      * @param qq_number
      * @param jedis
      */
     public static void saveQQNumber(String key, long qq_number, Jedis jedis){
         jedis.setbit(key,qq_number,true);
     }
  
     /**
      * 获取bitmap中1的数量即可得到去重后的qq号数量
      * @param key
      * @param jedis
      */
     public static Long getCount(String key,  Jedis jedis){
         return jedis.bitcount(key);
     }
  
  }
  

结尾

• bitmap常用于上面提及的去重，上班打卡，签到记录功能，使用bitmap可以减少很多不必要的存储空间。所以当出现类似的场景时，就好好使用它吧。