節衣縮食 —— 位圖

在咱們平時開發過程當中，會有一些 bool 型數據須要存取，好比用戶一年的簽到記錄，簽了是 1，沒簽是 0，要記錄 365 天。若是使用普通的 key/value，每一個用戶要記錄 365 個，當用戶上億的時候，須要的存儲空間是驚人的。

爲了解決這個問題，Redis 提供了位圖數據結構，這樣天天的簽到記錄只佔據一個位，365 天就是 365 個位，46 個字節 (一個稍長一點的字符串) 就能夠徹底容納下，這就大大節約了存儲空間。

位圖數據結構

Redis 的位數組是自動擴展，若是設置了某個偏移位置超出了現有的內容範圍，就會自動將位數組進行零擴充。

Bit實例

下面實現一個簽到的例子：
考慮到每個月初須要重置連續簽到次數，最簡單的方式是按用戶每個月存一條簽到數據（也能夠每一年存一條數據）。Key的格式爲u:sign:uid:yyyyMM，Value則採用長度爲4個字節（32位）的位圖（最大月份只有31天）。位圖的每一位表明一天的簽到，1表示已籤，0表示未籤。例如u:sign:1000:201902表示ID=1000的用戶在2019年2月的簽到記錄。

DateTime y2 = DateUtil.parse("2019-02-01");
        String key = buildSignKey(1000, y2.toJdkDate());

        // 偏移量是從0開始，因此要把17減1
        jedis.setbit(key, 16, true); // 用戶2月17號簽到
        jedis.setbit(key, 27, true); // 用戶2月28號簽到
        Assert.assertTrue(jedis.getbit(key, 16)); // 檢查2月17號是否簽到
        Assert.assertEquals(2,jedis.bitcount(key).longValue()); // 統計2月份的簽到次數
        // u8，一個8位的無符號整數，i16是一個16位的有符號整數
        List<Long> list = jedis.bitfield(key, "GET", "u28", "0");// 獲取2月份前28天的簽到數據
        Map<String, Boolean> signMap = new HashMap(DateUtil.dayOfMonth(y2.toJdkDate()));
        if (list != null && list.size() > 0) {
            // 由低位到高位，爲0表示未籤，爲1表示已籤
            long v = list.get(0) == null ? 0 : list.get(0);
            for (int i = 28; i > 0; i--) {
                final DateTime dateTime = DateUtil.offsetDay(y2.toJdkDate(), i-1);
                signMap.put(DateUtil.format(dateTime, "yyyy-MM-dd"), v >> 1 << 1 != v);
                v >>= 1;
            }
        }
        Console.log(JSONUtil.toJsonPrettyStr(signMap));
        Assert.assertEquals(16, jedis.bitpos(key, true).longValue()); // 獲取當月首次簽到日期

打印信息以下：

{
    "2019-02-09": false,
    "2019-02-08": false,
    "2019-02-07": false,
    "2019-02-28": true,
    "2019-02-06": false,
    "2019-02-27": false,
    "2019-02-05": false,
    "2019-02-26": false,
    "2019-02-04": false,
    "2019-02-25": false,
    "2019-02-03": false,
    "2019-02-24": false,
    "2019-02-02": false,
    "2019-02-23": false,
    "2019-02-01": false,
    "2019-02-22": false,
    "2019-02-21": false,
    "2019-02-20": false,
    "2019-02-19": false,
    "2019-02-18": false,
    "2019-02-17": true,
    "2019-02-16": false,
    "2019-02-15": false,
    "2019-02-14": false,
    "2019-02-13": false,
    "2019-02-12": false,
    "2019-02-11": false,
    "2019-02-10": false
}

本文基於《Redis深度歷險：核心原理和應用實踐》一文的JAVA實踐。更多文章請參考：高性能緩存中間件Redis應用實戰（JAVA）