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很多应用上都有用户签到的功能,尤其是配合积分系统一起使用。现在有以下需求:
- 签到1天得1积分,连续签到2天得2积分,3天得3积分,3天以上均得3积分等。
- 如果连续签到中断,则重置计数,每月重置计数。
- 显示用户某月的签到次数和首次签到时间。
- 在日历控件上展示用户每月签到,可以切换年月显示。
- …
功能分析
对于用户签到数据,如果直接采用数据库存储,当出现高并发访问时,对数据库压力会很大,例如双十一签到活动。这时候应该采用缓存,以减轻数据库的压力,redis是高性能的内存数据库,适用于这样的场景。
如果采用string类型保存,当用户数量大时,内存开销就非常大。
如果采用集合类型保存,例如set、hash,查询用户某个范围的数据时,查询效率又不高。
redis提供的数据类型bitmap(位图),每个bit位对应0和1两个状态。虽然内部还是采用string类型存储,但redis提供了一些指令用于直接操作bitmap,可以把它看作一个bit数组,数组的下标就是偏移量。
它的优点是内存开销小,效率高且操作简单,很适合用于签到这类场景。缺点在于位计算和位表示数值的局限。如果要用位来做业务数据记录,就不要在意value的值。
redis提供了以下几个指令用于操作bitmap:
命令 | 说明 | 可用版本 | 时间复杂度 |
---|---|---|---|
setbit | 对 key 所储存的字符串值,设置或清除指定偏移量上的位(bit)。 | >= 2.2.0 | o(1) |
getbit | 对 key 所储存的字符串值,获取指定偏移量上的位(bit)。 | >= 2.2.0 | o(1) |
bitcount | 计算给定字符串中,被设置为 1 的比特位的数量。 | >= 2.6.0 | o(n) |
bitpos | 返回位图中第一个值为 bit 的二进制位的位置。 | >= 2.8.7 | o(n) |
bitop | 对一个或多个保存二进制位的字符串 key 进行位元操作。 | >= 2.6.0 | o(n) |
bitfield | bitfield 命令可以在一次调用中同时对多个位范围进行操作。 | >= 3.2.0 | o(1) |
考虑到每月要重置连续签到次数,最简单的方式是按用户每月存一条签到数据。key的格式为 u:sign:{uid}:{yyymm},而value则采用长度为4个字节的(32位)的bitmap(最大月份只有31天)。bitmap的每一位代表一天的签到,1表示已签,0表示未签。
例如 u:sign:1225:202101 表示id=1225的用户在2021年1月的签到记录
# 用户1月6号签到 setbit u:sign:1225:202101 5 1 # 偏移量是从0开始,所以要把6减1 # 检查1月6号是否签到 getbit u:sign:1225:202101 5 # 偏移量是从0开始,所以要把6减1 # 统计1月份的签到次数 bitcount u:sign:1225:202101 # 获取1月份前31天的签到数据 bitfield u:sign:1225:202101 get u31 0 # 获取1月份首次签到的日期 bitpos u:sign:1225:202101 1 # 返回的首次签到的偏移量,加上1即为当月的某一天
示例代码
using stackexchange.redis; using system; using system.collections.generic; using system.linq; /** * 基于redis bitmap的用户签到功能实现类 * * 实现功能: * 1. 用户签到 * 2. 检查用户是否签到 * 3. 获取当月签到次数 * 4. 获取当月连续签到次数 * 5. 获取当月首次签到日期 * 6. 获取当月签到情况 */ public class usersigndemo { private idatabase _db; public usersigndemo(idatabase db) { _db = db; } /** * 用户签到 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 之前的签到状态 */ public bool dosign(int uid, datetime date) { int offset = date.day - 1; return _db.stringsetbit(buildsignkey(uid, date), offset, true); } /** * 检查用户是否签到 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 当前的签到状态 */ public bool checksign(int uid, datetime date) { int offset = date.day - 1; return _db.stringgetbit(buildsignkey(uid, date), offset); } /** * 获取用户签到次数 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 当前的签到次数 */ public long getsigncount(int uid, datetime date) { return _db.stringbitcount(buildsignkey(uid, date)); } /** * 获取当月连续签到次数 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 当月连续签到次数 */ public long getcontinuoussigncount(int uid, datetime date) { int signcount = 0; string type = $"u{date.day}"; // 取1号到当天的签到状态 redisresult result = _db.execute("bitfield", (rediskey)buildsignkey(uid, date), "get", type, 0); if (!result.isnull) { var list = (long[])result; if (list.length > 0) { // 取低位连续不为0的个数即为连续签到次数,需考虑当天尚未签到的情况 long v = list[0]; for (int i = 0; i < date.day; i++) { if (v >> 1 << 1 == v) { // 低位为0且非当天说明连续签到中断了 if (i > 0) break; } else { signcount += 1; } v >>= 1; } } } return signcount; } /** * 获取当月首次签到日期 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 首次签到日期 */ public datetime? getfirstsigndate(int uid, datetime date) { long pos = _db.stringbitposition(buildsignkey(uid, date), true); return pos < 0 ? null : date.adddays(date.day - (int)(pos + 1)); } /** * 获取当月签到情况 * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return key为签到日期,value为签到状态的map */ public dictionary<string, bool> getsigninfo(int uid, datetime date) { dictionary<string, bool> signmap = new dictionary<string, bool>(date.day); string type = $"u{getdayofmonth(date)}"; redisresult result = _db.execute("bitfield", (rediskey)buildsignkey(uid, date), "get", type, 0); if (!result.isnull) { var list = (long[])result; if (list.length > 0) { // 由低位到高位,为0表示未签,为1表示已签 long v = list[0]; for (int i = getdayofmonth(date); i > 0; i--) { datetime d = date.adddays(i - date.day); signmap.add(formatdate(d, "yyyy-mm-dd"), v >> 1 << 1 != v); v >>= 1; } } } return signmap; } private static string formatdate(datetime date) { return formatdate(date, "yyyymm"); } private static string formatdate(datetime date, string pattern) { return date.tostring(pattern); } /** * 构建签到key * * @param uid 用户id * @param date 日期 * @return 签到key */ private static string buildsignkey(int uid, datetime date) { return $"u:sign:{uid}:{formatdate(date)}"; } /** * 获取月份天数 * * @param date 日期 * @return 天数 */ private static int getdayofmonth(datetime date) { if (date.month == 2) { return 28; } if (new int[] { 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12 }.contains(date.month)) { return 31; } return 30; } static void main(string[] args) { connectionmultiplexer connection = connectionmultiplexer.connect("192.168.0.104:7001,password=123456"); usersigndemo demo = new usersigndemo(connection.getdatabase()); datetime today = datetime.now; int uid = 1225; { // dosign bool signed = demo.dosign(uid, today); if (signed) { console.writeline("您已签到:" + formatdate(today, "yyyy-mm-dd")); } else { console.writeline("签到完成:" + formatdate(today, "yyyy-mm-dd")); } } { // checksign bool signed = demo.checksign(uid, today); if (signed) { console.writeline("您已签到:" + formatdate(today, "yyyy-mm-dd")); } else { console.writeline("尚未签到:" + formatdate(today, "yyyy-mm-dd")); } } { // getsigncount long count = demo.getsigncount(uid, today); console.writeline("本月签到次数:" + count); } { // getcontinuoussigncount long count = demo.getcontinuoussigncount(uid, today); console.writeline("连续签到次数:" + count); } { // getfirstsigndate datetime? date = demo.getfirstsigndate(uid, today); if (date.hasvalue) { console.writeline("本月首次签到:" + formatdate(date.value, "yyyy-mm-dd")); } else { console.writeline("本月首次签到:无"); } } { // getsigninfo console.writeline("当月签到情况:"); dictionary<string, bool> signinfo = new dictionary<string, bool>(demo.getsigninfo(uid, today)); foreach (var entry in signinfo) { console.writeline(entry.key + ": " + (entry.value ? "√" : "-")); } } } }
运行结果
更多应用场景
- 统计活跃用户:把日期作为key,把用户id作为offset,1表示当日活跃,0表示当日不活跃。还能使用位计算得到日活、月活、留存率等数据。
- 用户在线状态:跟统计活跃用户一样。
总结
- 位图优点是内存开销小,效率高且操作简单;缺点是位计算和位表示数值的局限。
- 位图适合二元状态的场景,例如用户签到、在线状态等场景。
- string类型最大长度为512m。 注意setbit时的偏移量,当偏移量很大时,可能会有较大耗时。 位图不是绝对的好,有时可能更浪费空间。
- 如果位图很大,建议分拆键。如果要使用bitop,建议读取到客户端再进行位计算。
参考资料
基于redis位图实现用户签到功能
redis 深度历险:核心原理与应用实践
redis:bitmap的setbit,getbit,bitcount,bitop等使用与应用场景
bitfield set command is not working
到此这篇关于redis基于bitmap实现用户签到功能的文章就介绍到这了,更多相关redis bitmap用户签到内容请搜索www.887551.com以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持www.887551.com!