Redis的基本使用（三） Bit的操作

1. 场景：

记录用户一年的签到记录，如果用String存储，需要使用365个key/value，操作起来麻烦 ，通过位图可以有效的简化这个操作。 它的统计很简单：如签到记为1，没有签到记为0，每天的记录占一个位:

1011011111 这样大概需要46个字节（365天占365位，一个字节8位），可以有效的节省存储空间。如果有一天想要统计用户一共签到的天数，只需要统计1的位数即可。

对于位图的操作，可以直接操作对应的字符串的（get/set），可以直接操作位（getbit/setbit）.

2. 基本操作

Redis的基本操作可以归为两大类：

2.1. 零存整取

例如存储一个java字符串：（存储时是一个一个的，取出的时候按字符串一次取出）

接下来去存储：

bit的存操作.png

2.2. 整存零取

存一个字符串进去，但通过位操作获取字符串。

bit的取操作.png

3.统计

例如签到记录：

0111001111

1表示1签到的天，0表示没签到，统计总签到的天数，可以使用 bitcount ：

127.0.0.1:6379> BITCOUNT name
(integer) 14

bitcount中，可以统计的起始位置，但是注意，这个起始位置是指字符串的起始位置，而不是bit的起始位置。

127.0.0.1:6379> BITCOUNT name 0 0
(integer) 3
127.0.0.1:6379> BITCOUNT name 0 1
(integer) 6
127.0.0.1:6379>

除了bitcount之外，还有一个bitpos。 bitpos可以用来统计在指定范围内出现的第一个 1 或者 0 的位置，而这个命令的起始位置和结束位置都是字符索引，不是bit索引，需要注意。

name为Java

# 获取第一个 1的位置， 可见Java中 位数据  01001010 01100001 01110110 01100001
127.0.0.1:6379>  BITPOS name 1
(integer) 1
# 获取第一个 0 的位置
127.0.0.1:6379>  BITPOS name 0
(integer) 0
# 获取第一个 0 的位置 （从第一个字符开始，到第一个字符结束）， 对应于a的第一个0的位置
127.0.0.1:6379>  BITPOS name 0 1 1
(integer) 8

4.Bit批处理

在redis3.2之后，新加了一个功能叫做bitfield， 可以对bit进行批量操作。

例如：

BITFIELD name get u4 0

表示获取 name 中的位，从 0 开始获取，获取 4 位，返回一个无符号的数字。

• u 表示无符号的数字

• i 表示有符号的数字，有符号的话，第一个符号就表示符号位，1 表示一个负数。

127.0.0.1:6379> BITFIELD name get u4 0
1) (integer) 4
127.0.0.1:6379> BITFIELD name get i4 1
1) (integer) -7
127.0.0.1:6379> BITFIELD name get u4 1
1) (integer) 9
127.0.0.1:6379>

bitfield 也可以一次执行多个操作。

GET：

127.0.0.1:6379> BITFIELD name get u4 1 get i4 1 get u4 0 get i4 0
1) (integer) 9
2) (integer) -7
3) (integer) 4
4) (integer) 4
127.0.0.1:6379>

SET：

用无符号的 98 转换成的8位二进制数字，代替从第 8 位开始接下来的 8 位数字。

127.0.0.1:6379> get name
"Java"
127.0.0.1:6379> BITFIELD name set u8 8 98
1) (integer) 97
127.0.0.1:6379> get name
"Jbva"
127.0.0.1:6379>

INCRBY：

对指定范围进行自增操作，自增操作可能会出现溢出，既可能是向上溢出，也可能是向下溢出。 Redis中对于溢出的处理方案是折返。 8位无符号位数 255 加 1 溢出变为0； 8位有符号数127，加1 变为 -128。

127.0.0.1:6379> get name
"Java"
# 01001010 从 6 开始对接下来的2位无符号数加 1， 变成 01001011， 75， 对应K
127.0.0.1:6379> BITFIELD name incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379> get name
"Kava"
# 01001011 从 6 开始对接下来的2位无符号数加 1， -- 会溢出， 变成0100100， 72， 对应H 
127.0.0.1:6379> BITFIELD name incrby u2 6 1
1) (integer) 0
127.0.0.1:6379> get name
"Hava"
127.0.0.1:6379>

也可以修改默认的溢出策略，可以改为fail，表示执行失败：

127.0.0.1:6379> get name
"Hava"
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow fail incrby u2 6 1
1) (integer) 1
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow fail incrby u2 6 1
1) (integer) 2
127.0.0.1:6379> get name
"Java"
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow fail incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow fail incrby u2 6 1
1) (nil)
127.0.0.1:6379> get name
"Kava"
127.0.0.1:6379>

sat 表示停留在最大/ 最小值 （饱和截断）:

127.0.0.1:6379> get name
"Kava"
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow sat incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow sat incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow sat incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379> BITFIELD name overflow sat incrby u2 6 1
1) (integer) 3
127.0.0.1:6379>