1. 为什么需要位图

在我们平时开发过程中，会有一些 bool 型数据需要存取，比如用户一年的签到记录，签了是 1，没签是 0，要记录 365 天。如果使用普通的 key/value，每个用户要记录 365个，当用户上亿的时候，需要的存储空间是惊人的。

为了解决这个问题，Redis 提供了位图数据结构，这样每天的签到记录只占据一个位，365 天就是 365 个位，46 个字节 (一个稍长一点的字符串) 就可以完全容纳下，这就大大节约了存储空间。

2. 位图基本操作

  • 位图底层数据结构
    位图实际上还是使用的redis的String数据结构，只是草操作时可以按位设置01（一般只需要设置1的位置）， 设置完成后也可以用get命令查看对应的字符（对应数字的ASICALL码）
  • setbit、getbit
127.0.0.1:6379> setbit s 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit s 2 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit s 4 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get s
h

3. bitcount统计有多少个1

127.0.0.1:6379> set w hello
OK
127.0.0.1:6379> bitcount w
(integer) 21
127.0.0.1:6379> bitcount w 0 0 # 第一个字符中 1 的位数
(integer) 3
127.0.0.1:6379> bitcount w 0 1 # 前两个字符中 1 的位数
(integer) 7

4. bitpos判断0 or 1开始的位置

127.0.0.1:6379> bitpos w 0 # 第一个 0 位
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitpos w 1 # 第一个 1 位
(integer) 1
127.0.0.1:6379> bitpos w 1 1 1 # 从第二个字符算起，第一个 1 位
(integer) 9
127.0.0.1:6379> bitpos w 1 2 2 # 从第三个字符算起，第一个 1 位
(integer) 17

5. bitfield 指令操作一个范围的位

  • 注意最多一次操作64个位， 如果是操作无符号数一次最多63个位因为redis默认是有符号数
127.0.0.1:6379> bitfield w get u4 0 # 从第一个位开始取 4 个位，结果是无符号数 (u)
(integer) 6
127.0.0.1:6379> bitfield w get u3 2 # 从第三个位开始取 3 个位，结果是无符号数 (u)
(integer) 5
127.0.0.1:6379> bitfield w get i4 0 # 从第一个位开始取 4 个位，结果是有符号数 (i)
1) (integer) 6
127.0.0.1:6379> bitfield w set u8 8 97 # 从第 8 个位开始，将接下来的 8 个位用无符号数 97 替换
1) (integer) 101
127.0.0.1:6379> get w
"hallo"
  • 次命令也可以一次执行多个get/set/incrby命令
127.0.0.1:6379> bitfield w get u4 0 get u3 2 get i4 0 get i3 2
1) (integer) 6
2) (integer) 5
3) (integer) 6
4) (integer) -3

5.1incrby命令溢出问题

bitfield 指令提供了溢出策略子指令 overflow，用户可以选择溢出行为，默认是折返(wrap)，还可以选择失败 (fail) 报错不执行，以及饱和截断 (sat)，超过了范围就停留在最大最小值。overflow 指令只影响接下来的第一条指令，这条指令执行完后溢出策略会变成默认值折返 (wrap)。

127.0.0.1:6379> bitfield w overflow sat incrby u4 2 1
1) (integer) 15
127.0.0.1:6379> bitfield w overflow sat incrby u4 2 1 # 保持最大值
1) (integer) 15
127.0.0.1:6379> bitfield w overflow fail incrby u4 2 1
1) (integer) 11
127.0.0.1:6379> bitfield w overflow fail incrby u4 2 1
1) (integer) 12