11.1 BitMap 功能演示

如果通过 MySQL 数据库记录每次签到，在用户量大且签到频繁的情况下，会产生大量数据。例如，1000 万用户，每人每年签到 10 次，则一年会产生 1 亿条数据，占用大量存储空间。

为了简化存储，可以采用位图（BitMap）的方案。位图的核心思想是按月统计用户签到信息，将签到记录为 1，未签到记录为 0，每一个 bit 位对应当月的每一天。这种方式可以用极小的空间表示大量数据。

Redis 中使用 string 类型数据结构实现 BitMap，最大上限是 512MB，即 2^32 个 bit 位。 这意味着一个 Redis 的 BitMap 可以表示 2^32 个签到状态。

BitMap 的常用操作命令包括：

命令	描述
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。

11.2 实现签到功能

为了高效地记录用户的每日签到信息，可以采用基于 Redis 的位图（BitMap）存储方案。具体实现方式如下：

• Key 的设计： 以年份和月份作为 bitmap 的 key，例如 sign:用户ID:202310 表示用户在 2023 年 10 月份的签到记录。
• Bit 位的含义： Bitmap 中的每一位代表当月的一天。例如，第一位（offset 为 0）代表 1 号，第二位（offset 为 1）代表 2 号，以此类推。
• 签到操作： 当用户进行签到时，将对应日期的 bit 位设置为 1。
• 判断是否签到： 检查对应日期的 bit 位是否为 1，如果是 1 则表示已签到，否则表示未签到。

控制器

/**  
 * 用户签到  
 * @return  
 */  
@PostMapping("/sign")  
public Result sign() {  
    return userService.sign();  
}

实现类

/**  
 * 用户签到  
 * @return  
 */  
@Override  
public Result sign() {  
    // 1. 获取用户  
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();  
    // 2. 获取日期  
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();  
    // 3. 写入 Redis    
    String key = USER_SIGN_KEY + userId + now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));  
    stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, now.getDayOfMonth() - 1, true);  
    
    return Result.ok();  
}

11.3 签到统计

在实现签到功能后，通常还需要进行签到统计，例如统计连续签到天数。连续签到天数是指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。

由于 BITFIELD 返回的数据是十进制，，因此需要将其转换为二进制格式进行遍历，以确定每一天的签到状态。

1. 与运算（&）： 将十进制数字与 1 进行与运算，可以判断二进制的最后一位是否为 1。 如果结果为 1，则表示当天已签到；如果结果为 0，则表示当天未签到。
2. 右移运算（>>）： 将十进制数字右移一位，相当于将二进制数的所有位向右移动一位。 通过不断右移，可以遍历到数字的每一个 bit 位，从而判断每一天的签到状态。

控制器

/**  
 * 签到统计  
 * @return  
 */  
@GetMapping("/sign/count")  
public Result signCount() {  
    return userService.signCount();  
}

实现类

/**  
 * 签到统计  
 * @return  
 */  
@Override  
public Result signCount() {  
    // 1. 获取当前登陆用户  
    Long userId = UserHolder.getUser().getId();  
    // 2. 获取日期  
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();  
    // 3. 获取签到记录  
    String key = USER_SIGN_KEY + userId + now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));  
    int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();  
    List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(key,  
            BitFieldSubCommands.create().get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0)  
    );    
    if (result == null || result.isEmpty()) {  
        // 查询失败  
        return Result.ok(0);  
    }    
    Long record = result.get(0);  
    if (record == null || record == 0) {  
        // 没有签到记录  
        return Result.ok(0);  
    }    
    // 4. 统计连续签到天数  
    int count = 0;  
    while (record >= 1) {  
        if ((record & 1) == 1) {  
            count++;  
        } else {  
            break;  
        }        
        record >>= 1;  
    }  
    return Result.ok(count);  
}