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基于Redis实现-用户签到

这个功能将使用到Redis中的BitMap来实现。

我们按照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，这种思路称为位图(BitMap)。

Redis中是利用String类型数据结构实现BitMap，因此最大上限是512M，转化为bit则是2的32次方个bit位。相比于使用数据库字段来存储，内存使用大大减小。

1.BitMap相关命令

• 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

语法演示：

1. SETBIT - 用户签到
# 用户ID 1001 在第5天签到（offset从0开始）
SETBIT user:sign:1001 4 1# 用户ID 1001 在第10天签到
SETBIT user:sign:1001 9 1
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#2. GETBIT - 检查某天是否签到
# 检查用户ID 1001 第5天是否签到
GETBIT user:sign:1001 4
# 返回1表示已签到# 检查用户ID 1001 第6天是否签到
GETBIT user:sign:1001 5
# 返回0表示未签到
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#3. BITCOUNT - 统计签到总天数
# 统计用户ID 1001 本月签到总天数
BITCOUNT user:sign:1001
# 返回签到的总天数
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#4. BITFIELD - 批量操作签到数据
# 获取用户ID 1001 前5天的签到情况（以无符号5位整数形式返回）
BITFIELD user:sign:1001 GET u5 0# 同时设置多个签到日
BITFIELD user:sign:1001 SET u1 15 1 SET u1 16 1
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#5. BITFIELD_RO - 只读方式获取签到数据
# 安全地获取用户ID 1001 前10天的签到情况
BITFIELD_RO user:sign:1001 GET u10 0
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#6. BITOP - 多用户签到情况统计
# 创建两个用户的签到数据
SETBIT user:sign:1001 0 1
SETBIT user:sign:1001 1 1
SETBIT user:sign:1002 0 1# 统计哪些天数两个用户都签到了（按位与操作）
BITOP AND both_sign user:sign:1001 user:sign:1002# 查看结果
GETBIT both_sign 0  # 返回1，表示第1天都签到了
GETBIT both_sign 1  # 返回0，表示第2天不是都签到了
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#7. BITPOS - 查找连续签到
# 查找用户ID 1001 第一次签到的位置（从第0位开始查找值为1的位）
BITPOS user:sign:1001 1# 查找用户ID 1001 第一次未签到的位置
BITPOS user:sign:1001 0
#-------------------------------------------------------------------------------------------
#完整签到系统示例
# 用户1001连续7天的签到情况（1已签，0未签）
SETBIT user:sign:1001 0 1  # 第1天
SETBIT user:sign:1001 1 1  # 第2天
SETBIT user:sign:1001 2 0  # 第3天未签
SETBIT user:sign:1001 3 1  # 第4天
SETBIT user:sign:1001 4 1  # 第5天
SETBIT user:sign:1001 5 0  # 第6天未签
SETBIT user:sign:1001 6 1  # 第7天# 查询签到情况
BITCOUNT user:sign:1001  # 返回5（共签到了5天）
BITPOS user:sign:1001 0  # 返回2（第一个未签到的位置）

2.使用Java实现简单的用户签到

注意：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。

1.实现用户签到

//在ServiceImpl@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic Result sign() {//1.获取当前用户Long UserId = UserHolder.getUser().getId();//2.获取当前日期LocalDateTime now = LocalDateTime.now();//3.拼接keyString KeySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"));String key="sign:"+UserId+":"+KeySuffix;//4.获取今天是本月的第几天int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();//5.写入redisstringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key,dayOfMonth-1,true);return Result.ok();}

2.Java实现统计连续签到

1.什么是；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，就是连续的签到天数。

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

3.如何从后向前遍历每个bit位?

与1做与运算，就能得到最后一个bit位。

随后右移一位，下一个bit为就成为了最后一个bit位。

//在ServiceImpl@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Override
public Result signCount() {// 1.获取当前登录用户IDLong UserId = UserHolder.getUser().getId();// 2.获取当前日期时间（带时区）LocalDateTime now = LocalDateTime.now();// 3.拼接Redis键：sign:用户ID:年月（例如：sign:1001:202310）String KeySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"));String key = "sign:" + UserId + ":" + KeySuffix;// 4.获取今天是本月的第几天（1-31）int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();// 5.使用BITFIELD命令获取本月签到数据的位图（返回无符号整数）// 格式：BITFIELD key GET u<dayOfMonth> 0// 表示从偏移量0开始，获取dayOfMonth长度的无符号整数List<Long> longs = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(key,BitFieldSubCommands.create().get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));// 5.1 处理空结果情况if (longs == null || longs.isEmpty()) {return Result.ok(0);  // 无签到记录返回0}// 5.2 获取位图转换后的十进制数值Long num = longs.get(0);if (num == null || num == 0) {return Result.ok(0);  // 数值为0表示无签到}// 6.通过位运算计算连续签到天数int count = 0;while (true) {// 6.1 检查最低位是否为1（与1做按位与运算）// 结果为0表示未签到，1表示已签到if ((num & 1) == 0) {break;  // 遇到未签到日终止循环} else {count++;  // 签到日计数器+1}// 6.2 无符号右移一位（相当于删除已检查的最低位）// 例如：1011(11) >>> 1 = 0101(5)num >>>= 1;}// 7.返回连续签到天数return Result.ok(count);
}

关于BITFIELD参数使用解释：

1. key

   • 作用：Redis 中存储 BitMap 的键名

   • 示例："sign:1001:202310"（用户1001在2023年10月的签到数据）

   • 底层命令：BITFIELD key [GET type offset]

   • 说明：指定要操作的 BitMap 键

2. BitFieldSubCommands.create()

   • 作用：创建 BITFIELD 命令的子命令构建器

   • 说明：

     • Spring Data Redis 的封装方法，用于构建复杂的 BITFIELD 操作
     • 对应 Redis 原生命令中的 [GET/SET/INCR ...] 部分

3. get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth))

• 作用：指定要获取的位段类型和长度

• 参数分解：

  • BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)
    • unsigned：表示获取无符号整数（值始终 ≥0）
    • dayOfMonth：整数位数长度（例如今天是10月25日，则 dayOfMonth=25）
    • 底层逻辑：Redis 会将从偏移量0开始的25个bit转换为一个无符号整数

• 示例：
  如果签到数据为 1011...（二进制），unsigned(25) 会将其转换为十进制整数（如 123456）。

4. valueAt(0)

   • 作用：指定要获取的起始位偏移量（offset）

   • 参数：

     • 0：表示从 BitMap 的第0位开始获取

   • 关键点：

     • 偏移量从0开始计数（与 SETBIT/GETBIT 的偏移量规则一致）
     • 配合 unsigned(dayOfMonth) 表示：从第0位开始，获取连续 dayOfMonth 个bit

5. valueAt(0)

   • 作用：指定要获取的起始位偏移量（offset）

   • 参数：

     • 0：表示从 BitMap 的第0位开始获取

   • 关键点：

     • 偏移量从0开始计数（与 SETBIT/GETBIT 的偏移量规则一致）
     • 配合 unsigned(dayOfMonth) 表示：从第0位开始，获取连续 dayOfMonth 个bit