微服务SpringBoot整合RedisBitMap实现签到与统计

2023-01-09 18:00

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文章目录 ⛄引言一、Redis BitMap 基本用法⛅BitMap 基本语法、指令⚡使用 BitMap 完成功能实现二、SpringBoot 整合 Redis 实现签到功能☁️需求介绍⚡核心源码三、SpringBoot 整合Redis 实现签到统计功能四、关于使用bitmap来解决缓存穿透的方案⛵小结

⛄引言

本文参考黑马点评项目

在各个项目中，我们都可能需要用到签到和统计功能。签到后会给用户一些礼品以此来吸引用户持续在该平台进行活跃。

签到功能，我们可以通过Redis中的 BitMap功能来实现

一、Redis BitMap 基本用法 ⛅BitMap 基本语法、指令

签到功能我们可以使用MySQL来完成，比如下表：

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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

这样的坏处，占用内存太大了，极大的消耗内存空间！

我们可以根据 Redis中提供的 BitMap 位图功能来实现，每次签到与未签到用0 或1 来标识 ，一次存31个数字，只用了2字节 这样我们就用极小的空间实现了签到功能

BitMap 的操作指令：

SETBIT：向指定位置（offset）存入一个0或1GETBIT ：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 ⚡使用 BitMap 完成功能实现

服务器Redis版本采用 6.2

进入redis查询 SETBIT 命令

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新增key 进行存储

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查询 GETBIT命令

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查看指定坐标的签到状态

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查询 BITFIELD

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无符号查询

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BITPOS 查询1 和 0 第一次出现的坐标

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二、SpringBoot 整合 Redis 实现签到功能 ☁️需求介绍

采用BitMap实现签到功能

实现签到接口，将当前用户当天签到信息保存到Redis中

思路分析：

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 变为1，只要是1，就代表是这一天签到了，反之咋没有签到。

实现签到接口，将当前用户当天签到信息保存至Redis中

说明请求方式POST请求路径/user/sign请求参数无返回值无

提示： 因为BitMap 底层是基于String数据结构，因此其操作都封装在字符串操作中了。

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⚡核心源码

UserController

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

UserServiceImpl

public Result sign() {    //1. 获取登录用户    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 = RedisConstants.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();}

接口进行测试

ApiFox进行测试

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查看Redis 数据

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三、SpringBoot 整合Redis 实现签到统计功能

问题一： 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。

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逻辑分析：

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

问题二： 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7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7号，那么就是7位，去拿这段时间的数据，就能拿到所有的数据了，那么这7天里边签到了多少次呢？统计有多少个1即可。

**问题三：**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：

实现以下接口，统计当前截至当前时间在本月的连续天数

说明请求方式GET请求路径/user/sign/count请求参数无返回值连续签到的天数

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

核心源码

UserController

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

UserServiceImpl

public Result signCount() {    //1. 获取登录用户    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 = RedisConstants.USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;    //4. 获取今天是本月的第几天    int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();    //5. 获取本月截至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:5:202301 GET u3 0    List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(        key,        BitFieldSubCommands.create()        .get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));    //没有任务签到结果    if (result == null || result.isEmpty()) {        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 判断这个数字是否为0        if ((num & 1) == 0) {            //如果为0，签到结束            break;        } else {            count ++;        }        num >>>= 1;    }    return Result.ok(count);}

进行测试

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查看 Redis 变量

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从今天开始，往前查询连续签到的天数，结果为2 测试无误！

四、关于使用bitmap来解决缓存穿透的方案

回顾缓存穿透：

发起了一个数据库不存在的，redis里边也不存在的数据，通常你可以把他看成一个攻击

解决方案：

判断id<0

数据库为空的话，向redis里边把这个空数据缓存起来

第一种解决方案：遇到的问题是如果用户访问的是id不存在的数据，则此时就无法生效

第二种解决方案：遇到的问题是：如果是不同的id那就可以防止下次过来直击数据

所以我们如何解决呢？

我们可以将数据库的数据，所对应的id写入到一个list集合中，当用户过来访问的时候，我们直接去判断list中是否包含当前的要查询的数据，如果说用户要查询的id数据并不在list集合中，则直接返回，如果list中包含对应查询的id数据，则说明不是一次缓存穿透数据，则直接放行。

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现在的问题是这个主键其实并没有那么短，而是很长的一个主键

哪怕你单独去提取这个主键，但是在 11年左右，淘宝的商品总量就已经超过10亿个

所以如果采用以上方案，这个list也会很大，所以我们可以使用bitmap来减少list的存储空间

我们可以把list数据抽象成一个非常大的bitmap，我们不再使用list，而是将db中的id数据利用哈希思想，比如：

id 求余bitmap长度：id % bitmap.size = 算出当前这个id对应应该落在bitmap的哪个索引上，然后将这个值从0变成1，然后当用户来查询数据时，此时已经没有了list，让用户用他查询的id去用相同的哈希算法，算出来当前这个id应当落在bitmap的哪一位，然后判断这一位是0，还是1，如果是0则表明这一位上的数据一定不存在，采用这种方式来处理，需要重点考虑一个事情，就是误差率，所谓的误差率就是指当发生哈希冲突的时候，产生的误差。

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⛵小结

以上就是【Bug 终结者】对 微服务 Spring Boot 整合 Redis BitMap 实现签到与统计 的简单介绍，签到功能是很常用的，在项目中，是一个不错的亮点，统计功能也是各大系统中比较重要的功能，签到完成后，去统计本月的连续签到记录，来给予奖励，可大大增加用户对系统的活跃度 技术改变世界！！！