Redis 数据类型Bitmaps（位图）

目录

1 基本特性

2 主要操作命令 

2.1 SETBIT key offset value

2.2 GETBIT key offset

2.3 BITCOUNT key [start] [end]

2.4 BITOP operation destkey key [key ...]

2.5 BITPOS key bit [start] [end]

3 使用场景

Redis 的位图（Bitmaps）并不是一种独立的数据类型，而是基于字符串（String）数据类型的一种特殊应用。位图允许你将一个字符串视为一系列的二进制位（bit），每个位可以是 0 或 1。通过这种方式，你可以非常高效地处理大量布尔值。

1 基本特性

• 空间效率：位图使用非常紧凑的存储方式，因为每个位只占用 1 比特。例如，一个包含 1000 万个布尔值的位图只需要大约 1.2 MB 的内存。
• 原子操作：位图支持原子操作，可以在不锁定整个键的情况下修改单个位。
• 位级操作：提供了丰富的位级操作命令，如设置、获取和计算位的数量等。

2 主要操作命令 

2.1 SETBIT key offset value

设置指定偏移量处的位为 value（0 或 1）。如果该位不存在，则扩展字符串。

127.0.0.1:6379> setbit bitmap 0 1
(integer) 0

2.2 GETBIT key offset

获取指定偏移量处的位值。

127.0.0.1:6379> getbit bitmap 0
(integer) 1

2.3 BITCOUNT key [start] [end]

计算字符串中被设置为 1 的位的数量。可选参数 start 和 end 用于指定范围。

127.0.0.1:6379> setbit bitmap 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 2 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 3 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitcount bitmap
(integer) 3

2.4 BITOP operation destkey key [key ...]

对多个字符串执行位运算，并将结果存储在 destkey 中。支持的操作包括 AND、OR、XOR 和 NOT。

• AND 操作：

  • 对所有输入键中的每一位执行按位与操作。
  • 只有当所有输入键在相应位置上的位都为 1 时，结果才为 1。

• OR 操作：

  • 对所有输入键中的每一位执行按位或操作。
  • 只要有一个输入键在相应位置上的位为 1，结果就为 1。

• XOR 操作：

  • 对所有输入键中的每一位执行按位异或操作。
  • 如果输入键在相应位置上的位中有奇数个 1，结果为 1；否则为 0。

• NOT 操作：

  • 对单个输入键中的每一位执行按位非操作。
  • 将每一位取反，1 变为 0，0 变为 1。

假设你有两个位图 bitmap1 和 bitmap2，并且已经设置了一些位：

127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap1 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap1 1 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap1 2 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap1 3 1
(integer) 0


127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap2 0 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap2 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap2 2 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SETBIT bitmap2 3 0
(integer) 0

• bitmap1 的二进制表示是 00001011。
• bitmap2 的二进制表示是 00000110。

执行 BITOP AND 操作：

127.0.0.1:6379> BITOP AND result_and bitmap1 bitmap2
(integer) 1

• bitmap1 (00001011) AND bitmap2 (00000110) = 00000010
• 结果 result_and 的二进制表示为 00000010。

执行 BITOP OR 操作：

127.0.0.1:6379> BITOP OR result_or bitmap1 bitmap2
(integer) 1

• bitmap1 (00001011) OR bitmap2 (00000110) = 00001111
• 结果 result_or 的二进制表示为 00001111。

执行 BITOP XOR 操作：

127.0.0.1:6379> BITOP XOR result_xor bitmap1 bitmap2
(integer) 1

• bitmap1 (00001011) XOR bitmap2 (00000110) = 00001101
• 结果 result_xor 的二进制表示为 00001101。

2.5 BITPOS key bit [start] [end]

找到第一个被设置为 bit（0 或 1）的位的位置。可选参数 start 和 end 用于指定搜索范围。

127.0.0.1:6379> setbit bitmap 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 1 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 2 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit bitmap 3 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitpos bitmap 0
(integer) 2
127.0.0.1:6379> bitpos bitmap 1
(integer) 0

更多命令请参考：Commands | Docs

3 使用场景

• 用户在线状态：

  • 可以用位图来记录用户的在线状态。例如，每天用一个位图表示所有用户的状态，其中每一位代表一个用户，1 表示在线，0 表示离线。

• 日活跃用户统计：

  • 通过位图可以记录每天的活跃用户。每一位代表一个用户，1 表示当天活跃，0 表示不活跃。然后可以通过 BITCOUNT 计算每天的活跃用户数。

• 权限控制：

  • 位图可以用来管理用户的权限。每一位可以代表一种权限，1 表示拥有该权限，0 表示没有。

• 事件跟踪：

  • 例如，在广告点击追踪中，可以用位图记录哪些用户点击了某个广告。每一位代表一个用户，1 表示点击过，0 表示没有点击。

• 性能计数器：

  • 位图可以用来实现高效的计数器。例如，记录每分钟的请求次数，每一位代表一秒钟，1 表示有请求，0 表示没有请求。

• IP 地址黑名单/白名单：

  • 位图可以用来存储 IP 地址黑名单或白名单。每一位代表一个 IP 地址，1 表示禁止访问，0 表示允许访问。