redis bitmap指令 redis bitmap数据类型

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mob64ca13fa6a3c 2023-09-28 18:13:52

文章标签 redis bitmap指令 redis 数据库缓存字符串 文章分类 Redis 数据库

Redis 新数据类型 Bitmaps

文章目录

Redis 新数据类型 Bitmaps

1、Bitmaps

1.1、简介

2、命令

2.1、setbit
2.2、getbit
2.3、bitcount
2.4、bittop

3、Bitmaps 与 set 方法

1、Bitmaps

1.1、简介

现代计算机用二进制（位）作为信息的基础单位， 1 个字节等于 8 位，例如 “abc” 字符串是由 3 个字节组成，但实际在计算机存储时将其用二进制表示， “abc” 分别对应的 ASCII 码分别是 97、 98、 99，对应的二进制分别是 01100001、 01100010 和01100011，如下图：

redis bitmap指令 redis bitmap数据类型_缓存

合理地使用操作位能够有效地提高内存使用率和开发效率。

Redis 提供了 Bitmaps 这个 “数据类型” 可以实现对位的操作：

Bitmaps 本身不是一种数据类型，实际上它就是字符串（key-value），但是它可以对字符串的位进行操作；
Bitmaps 单独提供了一套命令，所以在 Redis 中使用 Bitmaps 和使用字符串的方法不太相同。可以把 Bitmaps 想象成一个以位为单位的数组，数组的每个单元只能存储 0 和 1，数组的下标在 Bitmaps 中叫做偏移量。

redis bitmap指令 redis bitmap数据类型_字符串_02

2、命令

2.1、setbit

格式
setbit<key><offset><value>：设置 Bitmaps 中某个偏移量的值（0 或 1）
*offset：偏移量从 0 开始
实例
每个独立用户是否访问过网站存放在 Bitmaps 中，将访问的用户记做 1，没有访问的用户记做 0，用偏移量作为用户的 id。
设置键的第 offset 个位的值（从 0 算起），假设现在有 20 个用户，userid=1，6，11，15，19 的用户对网站进行了访
问，那么当前 Bitmaps 初始化结果如图：

unique:users:20201106 代表 2020-11-06 这天的独立访问用户的 Bitmaps：

127.0.0.1:6379> setbit users:20210101 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit users:20210101 6 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit users:20210101 11 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit users:20210101 15 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit users:20210101 19 1
(integer) 0

注：
很多应用的用户 id 以一个指定数字（例如 10000）开头，直接将用户 id 和 Bitmaps 的偏移量对应势必会造成一定的浪
费，通常的做法是每次做 setbit 操作时将用户 id 减去这个指定数字。
在第一次初始化 Bitmaps 时，假如偏移量非常大，那么整个初始化过程执行会比较慢，可能会造成 Redis 的阻塞。

2.2、getbit

格式
getbit<key><offset> ：获取 Bitmaps 中某个偏移量的值
获取键的第 offset 位的值（从 0 开始算）
实例
获取 id=8 的用户是否在 2020-11-06 这天访问过，返回 0 说明没有访问过：

127.0.0.1:6379> getbit users:20210101 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit users:20210101 6
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit users:20210101 8
(integer) 0

注：因为 8 根本不存在，所以也是返回 0。

2.3、bitcount

统计字符串被设置为 1 的 bit 数。一般情况下，给定的整个字符串都会被进行计数，通过指定额外的 start 或 end 参数，可以让计数只在特定的位上进行。start 和 end 参数的设置，都可以使用负数值：比如 -1 表示最后一个位，而 -2 表示倒数第二个位，start、end 是指 bit 组的字节的下标数，二者皆包含。

格式
bitcount<key>[start end] ：统计字符串从 start 字节到 end 字节比特值为 1 的数量
实例
计算 2022-11-06 这天的独立访问用户数量：

127.0.0.1:6379> bitcount users:20210101
(integer) 5

start 和 end 代表起始和结束字节数，下面操作计算用户 id 在第 1 个字节到第 3 个字节之间的独立访问用户数，对应的用户id 是 11， 15， 19。

127.0.0.1:6379> bitcount users:20210101 1 3
(integer) 3

举例： K1 【01000001 01000000 00000000 00100001】，对应【0，1，2，3】
bitcount K1 1 2 ：统计下标 1、2 字节组中 bit=1 的个数，即 01000000 00000000
–》bitcount K1 1 2 　　--》1
bitcount K1 1 3 ：统计下标 1、2 字节组中 bit=1 的个数，即 01000000 00000000 00100001
–》bitcount K1 1 3　　--》3
bitcount K1 0 -2 ：统计下标 0 到下标倒数第 2，字节组中 bit=1 的个数，即 01000001 01000000 00000000
–》bitcount K1 0 -2　　--》3
注意：redis 的 setbit 设置或清除的是 bit 位置，而 bitcount 计算的是 byte 位置。

2.4、bittop

格式
bitop and(or/not/xor) <destkey> [key…]bitop 是一个复合操作，它可以做多个 Bitmaps 的 and（交集）、 or（并集）、 not（非）、 xor（异或）操作并将结果保存在 destkey 中。
实例
设置 2020-11-04 日访问网站的 userid=1,2,5,9。

127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201104 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201104 2 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201104 5 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201104 9 1
(integer) 0

设置 2020-11-03 日访问网站的 userid=0,1,4,9。

127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201103 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201103 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201103 4 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit unique:users:20201103 9 1
(integer) 0

计算出两天都访问过网站的用户数量

127.0.0.1:6379> bitop and unique:users:and:20201104_03 unique:users:20201103 unique:users:20201104
(integer) 2

redis bitmap指令 redis bitmap数据类型_redis bitmap指令_03

计算出任意一天都访问过网站的用户数量（例如月活跃就是类似这种），可以使用 or 求并集：

127.0.0.1:6379> bitop or unique:users:and:20201104_03 unique:users:20201103 unique:users:20201104
(integer) 2

3、Bitmaps 与 set 方法

假设网站有 1 亿用户，每天独立访问的用户有 5 千万，如果每天用集合类型和 Bitmaps 分别存储活跃用户可以得到表：

set 和 Bitmaps 存储一天活跃用户对比
数据类型	每个用户 id占用空间	需要存储的用户量	全部内存量
集合类型	64 位	50000000	64 位*50000000 = 400MB
Bitmaps	1 位	100000000	1 位*100000000 = 12.5MB