BitMap功能演示

我们针对签到功能完全可以通过mysql来完成，比如说以下这张表：

CREATE TABLE `tb_sign` (
  `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `user_id` bigint(20) unsigned NOT NULL COMMENT '用户id',
  `year` year(4) NOT NULL COMMENT '签到的年',
  `month` tinyint(2) NOT NULL COMMENT '签到的月',
  `date` date NOT NULL COMMENT '签到的日期',
  `is_backup` tinyint(1) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '是否补签',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

用户一次签到，就是一条记录，假如有1000万用户，平均每人每年签到次数为10次，则这张表一年的数据量为 1亿条；每签到一次需要使用（8 + 8 + 1 + 1 + 3 + 1）共22 字节的内存，一个月则最多需要600多字节。很显然，如果针对用户的签到功能，我们使用MySQL来记录数据的话，这对数据库的读写压力来说是巨大的，会很大程度上影响数据库的性能。那么，针对用户的签到功能，我们有没有更好的方式来实现呢？有的，兄弟，有的，Redis就很好的解决了这个问题。我们可以按月来统计用户签到信息，签到记录为1，未签到则记录为0.把每一个bit位对应当月的每一天，形成了映射关系。用0和1标示业务状态，这种思路就称为位图（BitMap）。这样我们就用极小的空间，来实现了大量数据的表示。Redis中是利用string类型数据结构实现BitMap，因此最大上限是512M，转换为bit则是 2^32个bit位。

BitMap的操作命令有：

SETBIT：向指定位置（offset）存入一个0或1
GETBIT ：获取指定位置（offset）的bit值
BITCOUNT ：统计BitMap中值为1的bit位的数量
BITFIELD ：操作（查询、修改、自增）BitMap中bit数组中的指定位置（offset）的值
BITFIELD_RO ：获取BitMap中bit数组，并以十进制形式返回
BITOP ：将多个BitMap的结果做位运算（与、或、异或）
BITPOS ：查找bit数组中指定范围内第一个0或1出现的位置

我们用命令行来熟悉一下这些命令：

打开Redis图形化工具，查看对应的结果：

实现签到功能

需求：实现签到接口，将当前用户当天签到信息保存到Redis中

思路：我们可以把年和月作为bitMap的key，然后保存到一个bitMap中，每次签到就到对应的位上把数字从0变成1，只要对应是1，就表明说明这一天已经签到了，反之则没有签到。在这个接口中，我们所需要的参数都可以通过后台代码直接获取，然后到对应的地址上去修改bitMap，所以此接口不需要有任何参数。另外，因为BitMap底层是基于String数据结构，所以此类操作也被Redis封装在字符串操作中了。

代码：

UserController

 @PostMapping("/sign")
 public Result sign(){
    return userService.sign();
 }

UserServiceImpl

@Override
public Result sign() {
    // 1.获取当前登录用户
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();
    // 2.获取日期
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
    // 3.拼接key
    String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
    String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
    // 4.获取今天是本月的第几天
    int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
    // 5.写入Redis SETBIT key offset 1
    stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, dayOfMonth - 1, true);
    return Result.ok();
}

测试:

直接使用接口测试工具测试，发送请求：

请求成功，查看Redis：

因为接口只能测试当天的打卡，所以我们可以用命令行给其他日期签到：

用户签到功能成功！

签到统计

问题1：什么叫做连续签到天数？从最后一次签到开始向前统计，直到遇到第一次未签到为止，计算总的签到次数，就是连续签到天数。

Java逻辑代码：获得当前这个月的最后一次签到数据，定义一个计数器，然后不停的向前统计，直到获得第一个非0的数字即可，每得到一个非0的数字计数器+1，直到遍历完所有的数据，就可以获得当前月的签到总天数了

问题2：如何得到本月到今天为止的所有签到数据？

BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0

假设今天是10号，那么我们就可以从当前月的第一天开始，获得到当前这一天的位数，是10号，那么就是10位，去拿这段时间的数据，就能拿到所有的数据了，那么这10天里边签到了多少次呢？统计有多少个1即可。

问题3：如何从后向前遍历每个bit位？

注意：bitMap返回的数据是10进制，哪假如说返回一个数字8，那么我哪儿知道到底哪些是0，哪些是1呢？我们只需要让得到的10进制数字和1做与运算就可以了，因为1只有遇见1 才是1，其他数字都是0 ，我们把签到结果和1进行与操作，每与一次，就把签到结果向右移动一位，依次内推，我们就能完成逐个遍历的效果了。

需求：实现下面接口，统计当前用户截止当前时间在本月的连续签到天数

有用户有时间我们就可以组织出对应的key，此时就能找到这个用户截止这天的所有签到记录，再根据这套算法，就能统计出来他连续签到的次数了

代码

UserController

@GetMapping("/sign/count")
public Result signCount(){
    return userService.signCount();
}

UserServiceImpl

	@Override
	public Result signCount() {
		// 1.获取当前登录用户
		Long userId = UserHolder.getUser().getId();
		// 2.获取日期
		LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
		// 3.拼接key
		String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
		String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
		// 4.获取今天是本月的第几天
		int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
		// 5.获取本月截止今天为止的所有的签到记录，返回的是一个十进制的数字 BITFIELD sign:5:202203 GET u14 0
		List result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(
				key,// key
				BitFieldSubCommands.create()// 创建命令
						.get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0)//选无符号的值
		);
		if (result == null || result.isEmpty()) {
			// 没有任何签到结果
			return Result.ok(0);
		}
		Long num = result.get(0);
		if (num == null || num == 0) {
			return Result.ok(0);
		}
		// 6.循环遍历
		int count = 0;
		while (true) {
			// 6.1.让这个数字与1做与运算，得到数字的最后一个bit位  // 判断这个bit位是否为0
			if ((num & 1) == 0) {
				// 如果为0，说明未签到，结束
				break;
			} else {
				// 如果不为0，也就是为1，说明已签到，计数器+1
				count++;
			}
			// 把数字右移一位，抛弃最后一个bit位，继续下一个bit位
			num >>>= 1;
		}
		return Result.ok(count);
	}

测试：

根据上图，今天是2025年10月5日，此时统计了连续打卡天数，从第五天的1开始往前数，总共有两个1，所以我们接口返回的就是2；我们通过命令行将第三天的0改为1，再次通过请求工具发起请求，可以得到下面这张图：

因接口返回的data也改为了3，也就是我们连续签到三天了，结果无误，连续签到天数统计实现成功。

总结：

实现签到功能：

要实现签到功能，我们只需要用数据库去记录某个用户某天是否已签到即可，但是对于MySQL数据库而言，如果对于每个用户每天的签到都去记录的话，那么当用户以及天数达到一定的数量的时候，我们的MySQL的性能是会受影响的，很显然此时再用MySQL去记录这一签到行为就有点不太合适了。那么有没有更好的方式去记录用户的签到行为呢？我们的Redis就提供了很好的实现，在Redis中，有一种思想：用0和1标示业务状态，这种思路就称为位图（BitMap）。这样我们就用极小的空间，来实现了大量数据的表示，把每一个bit位对应当月的每一天，形成了映射关系。Redis中是利用string类型数据结构实现BitMap，因此最大上限是512M，转换为bit则是 2^32个bit位。在具体的实现过程中，我们把年和月作为bitMap的key，然后保存到一个bitMap中，每次签到就到对应的位上把数字从0变成1，只要对应是1，就表明说明这一天已经签到了，反之则没有签到。

连续签到天数统计：

实现思路是，首先获取当前登录用户的 ID 以及当前的日期时间。接着，按照用户 ID 和当前年月拼接出 Redis 中存储签到信息的键。然后，获取当前是本月的第几天，通过 Redis 的 `bitField` 方法获取本月截止到当天的签到记录（以十进制数字形式返回）。若没有签到结果或签到记录对应的数字为 0，直接返回签到次数 0。如果有有效的签到数字，就通过循环遍历该数字的每一个二进制位，从最后一位开始，判断每一位是否为 1（为 1 表示当天签到），若是则签到次数加 1，然后将数字右移一位，继续判断下一位，直到遇到为 0 的位（表示未签到）就结束循环，最后返回统计得到的签到次数。

posted @ 2025-11-08 17:12 yxysuanfa 阅读(9) 评论(0) 收藏举报

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实现签到功能

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总结：

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