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签到功能是我们非常常见的一个功能,几乎在每个app中都能碰到,让我们一起看看如何实现吧~
一.BitMap用法引入
我们针对签到功能完全可以通过mysql来完成,比如说以下这张表
但这种方法也存在一些问题:
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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
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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,极其消耗内存空间
我们如何能够简化一点呢?其实可以考虑小时候一个挺常见的方案,就是小时候,咱们准备一张小小的卡片,你只要签到就打上一个勾,我最后判断你是否签到,其实只需要到小卡片上看一看就知道了
我们可以采用类似这样的方案来实现我们的签到需求。
用户的签到状态无非两种,我们按月来统计用户签到信息,签到记录为1,未签到则记录为0.
把每一个bit位对应当月的每一天,形成了映射关系。用0和1标识业务状态,这种思路就称为位图(BitMap
)。我们用31个bit位(4字节)即可表示我们一个月的签到记录,这样就用极小的空间,实现了大量数据的表示。
Redis中是利用string类型数据结构实现BitMap,最大上限是512M,转换为bit则是 2^32个bit位。BitMap的操作命令有:
SETBIT
:向指定位置(offset)存入一个0或1GETBIT
: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
二.实现签到功能
需求:实现签到接口,将当前用户当天签到信息保存到Redis中
思路: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变成1,只要对应是1,就表明说明这一天已经签到了,反之则没有签到。
我们通过接口文档发现,此接口并没有传递任何的参数,我们可以通过后台代码直接获取当天日期,然后到对应的地址上去修改bitMap位即可。
UserController代码:
@PostMapping("/sign")
public Result sign(){
return userService.sign();
}
UserServiceImpl代码:
@Override
public Result sign() {
// 1.获取当前登录用户
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"));
// 3.1存储签到信息prefix + 用户id + 签到日期
String key = "sign:" + userId + keySuffix;
// 4.获取今天是本月的第几天
int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
// 5.写入签到信息Redis SETBIT key offset 1
stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, dayOfMonth - 1, true);
return Result.ok();
}
如此便完成了我们的签到功能,是不是非常简单呀?
三.签到统计
问题1:什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。
Java逻辑代码: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2:如何得到本月到今天为止的所有签到数据?
BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0
u[dayOfMonth]:取几个bit位,今天是几号就取几个
0:从第一天开始
假设今天是10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10号,那么就是10位,去拿这段时间的数据,就能拿到所有的数据了,那么这10天里边签到了多少次呢?统计有多少个1即可。
问题3:如何从后向前遍历每个bit位?
注意:bitMap返回的数据是10进制,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:实现下面接口,统计当前用户截止当前时间在本月的连续签到天数
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
UserController代码
@GetMapping("/sign/count")
public Result signCount(){
return userService.signCount();
}
UserServiceImpl代码
@Override
public Result signCount() {
// 1.获取当前登录用户
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 = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
// 4.获取今天是本月的第几天
int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
// 5.获取本月截止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:5:202203 GET u14 0
// 由于BITFIELD可以同时get,set等操作,所以返回一个集合
List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(
key,
BitFieldSubCommands.create()
.get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0)
);
// 5.1 判断是否存在签到记录
if (result == null || result.isEmpty()) {
// 没有任何签到结果
return Result.ok(0);
}
// 5.2 取获取到的一个签到结果集
Long num = result.get(0);
if (num == null || num == 0) {
// 没有签到结果
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bit位是否为0
if ((num & 1) == 0) {
// 如果为0,说明未签到,结束
break;
}else {
// 如果不为0,说明已签到,计数器+1
count++;
}
// 把数字右移一位,抛弃最后一个bit位,继续下一个bit位
num >>>= 1;
}
return Result.ok(count);
}
如此我们便完成了统计本月连续签到天数功能。如果需要统计用户最大连续签到天数则还需进行一定的改进。