Redis bitmaps学习笔记

简介

Bitmaps are not an actual data type, but a set of bit-oriented operations defined on the String type which is treated like a bit vector. Since strings are binary safe blobs and their maximum length is 512 MB, they are suitable to set up to 2^32 different bits.

引用自官方文档。简单来说就是这个bitmaps不是一个实际的数据类型，而是字符串类型上定义的一组面向bit位操作，最大长度为512MB，可以存储2^32个不同的位。

基本命令

根据文档得知Bitmaps一共有7个操作命令，分别是：BITCOUNT BITFIELD BITFIELD_RO BITOP BITPOS GETBIT SETBIT，这里先详细介绍一下常用的几个命令。

✨SETBIT
- 语法：SETBIT key offset value
- 用途：将key的bit下标为offset的值设为value
- 文档：redis.io
  -- 将key1的bit下标为3位(后面简称第0位，第3位...)设值为1
  SETBIT key1 3 1
  (integer) 0
  -- 这里回显的是该位修改之前的数据值
  可以看到从左到右第3位的值为1，其余位为0
如果此时setbit key1 8 1，则会自动扩容一个字节，扩容后的值为：

✨GETBIT

语法：GETBIT key offset
用途：获取key的bit下标位offset的值

文档：redis.io

-- 获取第3位的值
[db15] > getbit key1 3
(integer) 1
-- 获取第8位的值
[db15] > getbit key1 8
(integer) 1
-- 获取第0位的值
[db15] > getbit key1 0
(integer) 0

✨BITCOUNT

语法：BITCOUNT key [start end [BYTE | BIT]]
用途：统计所有或指定区间区间内1的数量

文档：redis.io

-- 再设置几位，便于举例
[db15] > setbit key1 2 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 9 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 12 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 18 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 19 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 20 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 28 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 34 1
(integer) 0
[db15] > setbit key1 36 1
(integer) 0
-- 现在key1的二进制值为 00110000 11001000 00111000 00001000 00101000 便于查看每个字节中间有空格隔开
-- 第一字节有2个1，第二字节有3个1，第三字节有3个1，第四个字节有1个1，第五个字节有2个1，所以总共有11个1
-- 获取所有1的数量
[db15] > bitcount key1
(integer) 11
-- 获取第一字节中1的数量 等同于 bitcount key1 0 0 byte
[db15] > bitcount key1 0 0
(integer) 2
[db15] > bitcount key1 0 0 byte
(integer) 2
-- 获取第0位到第7位的1的数量
[db15] > bitcount key1 0 7 bit
(integer) 2
-- 获取倒数第二字节到倒数第一字节1的数量 注意：一定要是从左往右的顺序
[db15] > bitcount key1 -2 -1
(integer) 3
-- 获取倒数第4位到倒数第1位1的数量  由此可得 正向下标是从0开始计数，而倒数是从1开始计数
[db15] > bitcount key1 -4 -1 bit
(integer) 1

✨BITPOS

语法：BITPOS key bit [start [end [BYTE | BIT]]]
用途：获取所有或指定区间内第一个指定bit值[0 | 1]的下标

文档：redis.io

-- key1: 00110000 11001000 00111000 00001000 00101000
-- 获取第一个0值的下标
[db15] > bitpos key1 0
(integer) 0
-- 获取第一个1值的下标
[db15] > bitpos key1 1
(integer) 2
-- 从第1位开始到第四位的第一个1的下标 这里的下标还是总数据的下标
[db15] > bitpos key1 1 1 4 bit
(integer) 2
-- 如果没有则返回-1 如果key不存在也返回-1
[db15] > bitpos key1 1 4 6 bit
(integer) -1
-- 从第二字节到第二字节的第一个1的下标
[db15] > bitpos key1 1 2 2 byte
(integer) 18

✨BITOP

语法：BITOP <AND | OR | XOR | NOT> destkey key [key …]
用途：对多个key进行位运算(与 &，或 |，异或 ^，非或者叫取反 ~)，结果保存到destkey中

文档：redis.io

[db15] > setbit op1 1 1
(integer) 0
[db15] > setbit op1 3 1
(integer) 0
[db15] > setbit op1 5 1
(integer) 0
[db15] > setbit op2 4 1
(integer) 0
[db15] > setbit op2 6 1
(integer) 0
[db15] > bitop and d1 op1 op2
(integer) 1
-- op1: 01010100
-- op2: 00001010
-- d1:  00000000
[db15] > bitop or d2 op1 op2
(integer) 1
-- d2: 01011110
[db15] > bitop xor d3 op1 op2
(integer) 1
-- d3: 01011110
[db15] > bitop not d4 op1
(integer) 1
-- d4: 10101011

实际应用

由上述的操作命令可以看出，Bitmaps的应用场景主要是统计和判断，比如签到，活跃用户，用户在线状态等等。这里以签到为例，假设有一个用户id为1，每天签到一次，那么可以用一个key来存储用户的签到情况，比如key为sign:1，可以处理的场景大概有：

用户签到
查询用户某天是否签到
统计指定用户的累计签到天数

…… 自己发挥想象

-- 用户签到  记录用户ID为1的用户第一天签到
[db15] > setbit sign:1 0 1
-- 用户签到  记录用户ID为1的用户第二天签到 后面以此类推
[db15] > setbit sign:1 1 1

-- 查询用户ID为1的用户第一天是否签到
[db15] > getbit sign:1 0

-- 统计用户ID为1的用户的累计签到天数
[db15] > bitcount sign:1

-- 统计用户ID为1的用户在前七天的签到情况
[db15] > bitcount sign:1 0 6