Redis之bitmap类型解读

基本介绍

Redis 的位图（bitmap）是由多个二进制位组成的数组，只有两种状态，0和1, 数组中的每个二进制位都有与之对应的偏移量（从 0 开始），通过这些偏移量可以对位图中指定的一个或多个二进制位进行操作。

可以把 Bitmap 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 Bitmap 中叫做偏移量 offset，bitmap默认值都为0.

 BitMap底层实际上使用字符串来存储,由于 Redis 中字符串的最大长度是 512 MB字节，所以 BitMap 的偏移量 offset 值也是有上限的，其最大值是：8 * 1024 * 1024 * 512 = 2^32(4G)。

BitMap 的基本原理就是用一个 bit 来标记某个元素对应的 Value，而 Key 即是该元素。由于采用一 个bit 来存储一个数据，因此可以大大的节省空间。

计算机分配给内存的最小单元是bit,1Byte=8bit, 1个整数类型为4Byte=32bit。

基本命令 

Setbit 

Redis Setbit 命令用于对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位(bit)。

redis> SETBIT bit 10086 1
(integer) 0
 
redis> GETBIT bit 10086
(integer) 1
 
redis> GETBIT bit 100   # bit 默认被初始化为 0
(integer) 0

返回值：指定偏移量原来储存的位。

Getbit 

Redis Getbit 命令用于对 key 所储存的字符串值，获取指定偏移量上的位(bit)。

# 对不存在的 key 或者不存在的 offset 进行 GETBIT， 返回 0
 
redis> EXISTS bit
(integer) 0
 
redis> GETBIT bit 10086
(integer) 0
 
 
# 对已存在的 offset 进行 GETBIT
 
redis> SETBIT bit 10086 1
(integer) 0
 
redis> GETBIT bit

返回值：字符串值指定偏移量上的位(bit)。当偏移量 OFFSET 比字符串值的长度大，或者 key 不存在时，返回 0 。

BITCOUNT 

统计指定位区间上，值为 1 的个数。语法格式如下：

BITCOUNT key [start end]

127.0.0.1:6379> BITCOUNT user:1

(integer) 8

只需指定 start 和 end 参数，即可仅对特定字节进行计数。start 和 end 参数和 GETRANGE 命令的参数类似，都可以使用负数，比如 -1 表示倒数第一个位， -2 表示倒数第二个位。. 

应用场景

统计当日活跃用户

每日活跃统计创建一个bitmap键，当用户活跃了根据用户id的偏移量来设置对应的位为1

用户签到

每个用户创建一个位图的键，以某一天为基础，之后的天数距离这一天的天数为偏移量，如果用户点击了签到，则设置对用的偏移位为1。

bitmap - Redis布隆过滤器 （应对缓存穿透问题）

举例：比如爬虫服务器在爬取电商网站的商品信息时，首先经过缓存，如果缓存查不到，再去数据库获取信息，因为爬虫的效率很高，且sku很有可能是不存在或者已下架的，就会造成缓存穿透，大量请求被发送到数据库，导致服务器受到影响。

此时，可以在缓存层之前，添加一个布隆过滤器，布隆 过滤器看作是一个bitmap，sku作为offset值，如果商品真实存在，bit值设为1。首先将商品数据初始化，当有请求时，通过getbit判断sku是否有效。如果布隆过滤器认为商品不存在，就拒绝访问，这样就可以保护存储层。