# SpringBoot2.x 中使用 Redis 的 bitmap

位图主要用于快速检索关键字状态，通常要求关键字是一个连续的序列（或者关键字是一个连续序列中的大部分），最基本的情况，使用1bit标示一个关键字的状态（可标示两种状态），但根据需要也可以使用2bit（标示4种状态），3bit（标示8种状态）。位图的主要应用场合：标示连续（或接近连续，即大部分会出现）的关键字序列的状态（状态数/关键字个数越小越好）。

Redis 其实只支持 5 种数据类型，并没有 BitMap 这种类型，BitMap 底层是基于 Redis 的字符串类型实现的。

# 应用场景

# 用户签到

很多网站都提供了签到功能，并且需要展示最近一个月的签到情况，这种情况可以使用 BitMap 来实现。根据日期 offset = （今天是一年中的第几天） % （今年的天数），key = 年份：用户id。

# 用户在线状态

使用日期作为 key，然后用户 id 为 offset，如果当日活跃过就设置为1。

# 统计活跃用户

如果需要提供一个查询当前用户是否在线的接口，也可以考虑使用BitMap 。即节约空间效率又高，只需要一个key，然后用户id为offset，如果在线就设置为1，不在线就设置为0。具体步骤如下：

使用每个用户的唯一标识映射一个偏移量，比如使用id，这里可以把id换算成一个数字或直接使用id的二进制值作为该用户在当天是否活跃偏移量
用户登录则把该用户偏移量上的位值设置为1
每天按日期生成一个位图（bitmap）

stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(dayKey, user.getId(), Boolean.TRUE);

计算日活则使用bitcount即可获得一个key的位值为1的量

Long dayActivityNum = stringRedisTemplate.execute((RedisCallback<Long>) con -> con.bitCount(dayKey.getBytes()));
log.info("用户日活: {}", dayActivityNum);

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计算月活（一个月内登陆的用户去重总数）即可把30天的所有bitmap做or计算，然后再计算bitcount

int maxDayNum = 30;
byte[][] bytes = new byte[maxDayNum][];
for (int offset = 0; offset < maxDayNum; offset++) {
    bytes[offset] = StrUtil.format("{}{}", userActivityKeyPrefix,
            DateUtil.format(DateUtil.offsetDay(new Date(), -offset), PURE_DATE_FORMAT)).getBytes();
}
String monthKey = StrUtil.format("{}{}", userActivityKeyPrefix, 30);
stringRedisTemplate.execute((RedisCallback<Long>) con -> con.bitOp(RedisStringCommands.BitOperation.OR,
        monthKey.getBytes(), bytes));
Long monthActivityNum = stringRedisTemplate
        .execute((RedisCallback<Long>) con -> con.bitCount(monthKey.getBytes()));
log.info("用户月活：{}", monthActivityNum);

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计算留存率（次日留存=昨天今天连续登录的人数/昨天登录的人数）即昨天的bitmap与今天的bitmap做and计算再做bitcount就得到连续登录人数，bitcount得到昨天登录人数，就可以通过公式计算出次日留存。

# 实现布隆过滤器

# Redis 的 bitmap 命令

# setbit

设置或修改key上的偏移量（offset）的位（value）的值。

语法：setbit key offset value
返回值：指定偏移量（offset）原来存储的值。

# getbit

查询key所存储的字符串值，获取偏移量上的位。

语法：getbit key offset
返回值：返回指定key上的偏移量，若key不存在，那么返回0。

# bitcount

计算给定key的字符串值中，被设置为1的位bit的数量

语法：bitcount key [start] [end]
返回值：1比特位的数量

# bitop

对一个或多个保存二进制的字符串key进行元操作，并将结果保存到destkey上。

语法：operation可以是and、or、not、xor的一种。
bitop and destkey key [key...]，对一个或多个key逻辑并，结果保存到destkey。
bitop or destkey key [key...]，对一个或多个key逻辑或，结果保存到destkey。
bitop xor destkey key [key...]，对一个或多个key逻辑异或，结果保存到destkey。
bitop xor destkey key，对一个或多个key逻辑非，结果保存到destkey。
除了NOT之外，其他操作多可以接受一个或多个key作为输入。

BITOP的时间复杂度是O(N)，当处理大型矩阵或者大量数据统计时，最好将任务指派到附属节点（slave）进行，避免阻塞主节点。

# bitmap 导致大 KEY

bitmap推荐的偏移量是从1一直累加的，但是计算出的hash值为10位（10亿级别），那么占用的内存大小为239MB，若是计算出的hash值为7位（百万级别）占用的内存大小为124KB。

所以计算偏移量的时候不能无脑的进行hash得到，而是要根据系统情况（百万级别的日活、十万级别日活），进行取余计算，得到合适的偏移量。

解决方案是对数据进行分组在分片：

不仅可以避免bitmap导致大key。
避免出现范围用户太多导致查询时出现热key。

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