基于Redis的bitmap位图实现用户签到功能

很多应用比如签到送积分、签到领取奖励：

• 签到 1 天送 10 积分，连续签到 2 天送 20 积分，3 天送 30 积分，4 天以上均送 50 积分等
• 如果连续签到中断，则重置计数，每月初重置计数
• 显示用户某个月的签到次数
• 在日历控件上展示用户每月签到情况，可以切换年月显示

最简单的设计思路就是利用MySQL保存签到数据（t_user_sign），如下：

大概一条数据 50B，可计算得到一千万用户连续签到五年，则为 800G 左右。

• 用户签到：往此表插入一条数据，并更新连续签到天数
• 查询根据签到日期查询
• 统计根据 amount 统计

如果这样存数据，对于用户量大的应用，db可能扛不住，比如 1000W 用户，一天一条，那么一个月就是 3 亿数据，非常庞大。

使用bitmap

Bitmaps，位图，不是 Redis 的基本数据类型（比如 Strings、Lists、Sets、Hashes），而是基于 String 数据类型的按位操作，高阶数据类型的一种。Bitmaps 支持最大位数 232 位。使用 512M 内存就可以存储多达 42.9 亿的字节信息（232 = 4,294,967,296）。

它由一组 bit 位组成，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位图，可以把它看作是一个 bit 数组，数组的下标就是偏移量。

优点

内存开销小、效率高且操作简单，很适合用于签到这类场景。比如按月进行存储，一个月最多 31 天，那么我们将该月用户的签到缓存二进制就是 00000000000000000000000000000000，当某天签到将 0 改成 1 即可，而且 Redis 提供对 bitmap 的很多操作比如存储、获取、统计等指令，使用起来非常方便。

常用命令

代码实现

位运算判断是否签到

统计用户签到情况

获取用户某月签到情况，默认当前月，返回当前月的所有日期以及该日期的签到情况。

SignController

SignService： 获取某月签到情况，默认当月：

• 获取登录用户信息
• 构建 Redis 保存的 Key
• 获取月份的总天数（考虑 2 月闰、平年）
• 通过 BITFIELD 指令获取当前月的所有签到数据
• 遍历进行判断是否签到，并存入 TreeMap 方便排序

总结

由于 String 数据类型的最大长度是 512M，所以 String 支持的位数是 2^32 位。512M 表示字节 Byte 长度，换算成位 bit 需要乘以 8，即 512 2^10 2^10 * 8=2^32； Strings 的最大长度是 512M，还能存更大的数据？当然不能，但是我们可以换种实现思路，就是将大 key 换成小 key，这样存储的大小完全不受限。