微服务 Spring Boot 整合 Redis BitMap 实现签到与统计

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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

在这里插入图片描述

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

⚡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

在这里插入图片描述

新增key 进行存储

在这里插入图片描述

查询 GETBIT命令

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

⚡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

在这里插入图片描述

查看Redis 数据

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

查看 Redis 变量

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

⛵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