redis通過位圖法記錄在線用戶的狀態(tài)詳解

前言

在進(jìn)入今天的主題前，先簡單地解釋下Redis中的位圖到底是什么。Redis官方文檔對于位圖的介紹如下：

位圖不是一個真實(shí)的數(shù)據(jù)類型，而是定義在字符串類型上的面向位的操作的集合。由于字符串類型是二進(jìn)制安全的二進(jìn)制大對象，并且最大長度是 512MB，適合于設(shè)置 2^32個不同的位。

位操作分為兩組：常量時間單個位的操作，像設(shè)置一個位為 1 或者 0，或者獲取該位的值。對一組位的操作，例如計(jì)算指定范圍位的置位數(shù)量。

位圖的最大優(yōu)勢是有時是一種非常顯著的節(jié)省空間來存儲信息的方式。例如，在一個系統(tǒng)中，不同用戶由遞增的用戶 ID 來表示，可以使用 512MB 的內(nèi)存來表示 400 萬用戶的單個位信息（例如他們是否需要接收信件）。

簡而言之，位圖操作是用來操作比特位的，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省內(nèi)存空間。為什么可以節(jié)省內(nèi)存空間呢？假如我們需要存儲100萬個用戶的登錄狀態(tài)，使用位圖的話最少只需要100萬個比特位（比特位1表示登錄，比特位0表示未登錄）就可以存儲了，而如果以字符串的形式存儲，比如說以userId為key，是否登錄（字符串“1”表示登錄，字符串“0”表示未登錄）為value進(jìn)行存儲的話，就需要存儲100萬個字符串了，相比之下使用位圖存儲占用的空間要小得多，這就是位圖存儲的優(yōu)勢。

這幾天在工作中，遇到一個case，就是需要自己實(shí)現(xiàn)一個IM在線用戶狀態(tài)的記錄，當(dāng)時查了很多中實(shí)現(xiàn)方式，今天來分享一下

主要思想

構(gòu)造一個位圖，里面存的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如：1 0 1 0 1 0 1，通過修改userId對應(yīng)位置上的0和1來修改用戶在線狀態(tài)，由于默認(rèn)值為0，所以1代表用戶處于在線狀態(tài)，0代表用戶處于離線狀態(tài)，如圖：

構(gòu)造了Mon、Thus、Web三個位圖

構(gòu)造了Mon、Thus、Web三個位圖，對于Mon來說，userId=1的用戶處于在線狀態(tài)，userId=2的用戶處于離線狀態(tài)，userId=3的用戶處于在線狀態(tài)，當(dāng)userId=10的用戶上線后，就把第10位上值變成1

空間預(yù)估

二進(jìn)制數(shù)據(jù)1位為1bit

1千兆字節(jié)(gb)=8589934592比特(bit)

理論上1G的內(nèi)存可以記錄85億多的用戶狀態(tài)，如果userId不連貫，有的userId位數(shù)超過85億位，可以使用一些算法、或者對userId按位分段來解決

使用命令

setbit key offset value 修改key中，第offset位的值為value

Setbit

getbit key offset 獲取key中，第offset位上的value

getbit

bitcount key 統(tǒng)計(jì)key中，1的個數(shù)

bitcount

bitop op destKey key1 key2 ….. 其中op可以為AND（于）、OR（或）、NOT（非）、XOR（異或）
命令的主要作用是，給key1、key2..等，這種二進(jìn)制數(shù)據(jù)，按位做邏輯運(yùn)算，結(jié)果付到destkey中，沒有setbit的位置默認(rèn)為0

舉個栗子

構(gòu)造了Mon、Thus、Web三個位圖，作為近三天登錄狀態(tài)的位圖

構(gòu)造了Mon、Thus、Web三個位圖

第一天
userId=10000，userId=9999，userId=8888的用戶登錄了

setbit mon 10000 1; 
setbit mon 9999 1; 
setbit mon 8888 1; 

統(tǒng)計(jì)第一天在線用戶量

bitcount mon

有三個用戶登錄

第一天有三個用戶登錄

第二天

userId=9999,userId=7777的用戶登錄了

setbit thus 9999 1; 
setbit thus 7777 1;

獲取userId=7777用戶在線狀態(tài)

getbit thus 7777

7777用戶處于登錄狀態(tài)

第三天
userId=9999，userId=6666的用戶登錄了

setbit web 9999 1;  
setbit web 6666 1;

獲取三天都登錄的用戶數(shù)

bitop and resultand mon thus web;

獲取三天都登錄的用戶數(shù)

獲取三天內(nèi)登陸過的用戶數(shù)

bitop or resultor mon thus web;

獲取三天內(nèi)登陸過的用戶數(shù)

redis使用位圖法記錄在線用戶的狀態(tài)就為大家說到這里，歡迎大家來交流，指出文中一些說錯的地方，讓我加深認(rèn)識。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。