利用 Redis 位运算快速实现签到统计功能

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发布于 2019-03-19 16:40:55

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发布于 2019-03-19 16:40:55

上篇文章已经对 Redis 基础命令进行了一个大致的学习，接下来我们就需要解决 Issue“增加用户活跃度统计” 啦！

其实当我看到这个 Issue 的时候，我的第一反应是利用 Mysql 来实现，创建一个签到表，记录用户 ID 和签到时间，然后统计的时候从数据库中取出来然后聚合计算，完美，哈哈。

但是当看到要求说要用 Redis 位运算的时候，我就在想，为啥呢，仔细想了一哈，发现如果用 Mysql 来实现的话虽然简单粗暴，但是也有弊端，比如我们想要做一些复杂的功能就不是太方便了，或者说不是太高性能了，比如，今天是连续签到的第几天，在一定时间内连续签到了多少天。另外一方面，如果按100万用户量级来计算，一个用户每年可以产生 365条记录，100万用户的所有签到记录那就有点恐怖了，查询计算速度也会越来越慢。

所以毅然选择 Redis，下面给大家介绍一下究竟为啥选择它。

准备

大家知道 Redis 的字符串数据都是以二进制的形式存放的，所以说 Redis 的 Bit 操作非常适合处理这个场景，因为 Bit 的值为 0 或 1，用户是否打卡也可以用 0 或 1 来表示，我们把签到的天数对应到每个字节上，打卡了就是1，没打卡就是0，那么一个用户一年下来的记录就是 365 位的长度，100万用户一年只需要耗费大约 43 M 左右的存储空间就可以了，而且速度贼快，大伙可能会问，这个究竟是怎么计算来的，我们来看一下官方的解释：

在一台 2010MacBook Pro 上，offset 为2^32-1（分配512MB）需要～300ms，offset 为2^30-1(分配128MB)需要～80ms，offset 为2^28-1（分配32 MB）需要～30ms，offset 为2^26-1（分配8MB）需要8ms。大概的空间占用计算公式是：( offset / 8 / 1024 / 1024 )MB

这里的 offset ，大家姑且当做用户 ID 来看，哈哈。

那么究竟如何去打卡呢，我们可以利用 setbit 命令来实现，setbit 的作用说的直白点就是：在你想要的位置操作字节值，比如说用户 3 在 3月13号签到了，那么 setbit(20190313, 3 ,1) 就可以实现签到功能了，这里的 offset 就是3，同理，不同的用户不同的日期，改变对应的值就好了。

那么下面我们来实战一下：

实例

1. 实例化一个 redis 连接

 $redis = app('redis.connection');

2. 如何去设计 key 呢？

 $dayKey = 'login:'.\now()->format('Ymd'); // 输出类似：login:20190310

 // 普通写法
 $dayKey = 'login:'.\date('Ymd',\time());

简单粗暴，清晰明了，哈哈。

所以我们大致的格式应该是这样子的：

3. 签到

setbit - SETBIT KEY_NAME OFFSET （Time complexity: O(1)）

对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位 bit

 $redis->setbit($dayKey, $this->user->id, 1);

可以看到在存储方面不仅耗费内存少，快，而且操作还方便，就这么一句话就搞定了，我当初也以为会是很复杂的操作，哈哈。并且它还有非常低的灵活高效的统计计算成本。

4. 统计一周内的签到数据

bitop - BITOP operation destkey key [key ...]

对一个或多个保存二进制位的字符串 key 进行位元操作，并将结果保存到 destkey 上
AND : 对一个或多个 key 求逻辑并OR : 对一个或多个 key 求逻辑或XOR : 对一个或多个 key 求逻辑异或NOT : 对给定 key 求逻辑非

 $redis->bitop('AND', 'threeAnd', 'login:20190311', 'login:20190312', 'login:20190313');
 echo "连续三天都签到的用户数量：" . $redis->bitCount('threeAnd');

 $redis->bitop('OR', 'threeOr', 'login:20190311', 'login:20190312', 'login:20190313');
 echo "三天中签到用户数量（有一天签也算签了）：" . $redis->bitCount('threeOr');

 $redis->bitop('AND', 'monthActivities'', $redis->keys('login:201903*'));
 echo "连续一个月签到用户数量：" . $redis->bitCount('monthActivities');

 echo "当前用户指定天数是否签到：" . $redis->getbit('login:20190311', $this->user->id);
 .....

是不是特别方便快捷的统计查询，哈哈，