本文将主要介绍Bitmap的使用姿势以及其适用场景，主要知识点包括

• bitmap 基本使用
• 日活统计应用场景中bitmap使用姿势
• 点赞去重应用场景中bitmap使用姿势
• 布隆过滤器bloomfilter基本原理及体验case

I. 基本使用

1. 配置

我们使用SpringBoot 2.2.1.RELEASE 来搭建项目环境，直接在 pom.xml 中添加redis依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

如果我们的redis是默认配置，则可以不额外添加任何配置；也可以直接在 application.yml配置中，如下

spring:
  redis:
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    password:

2. 使用姿势

bitmap主要就三个操作命令， setbit ， getbit 以及 bitcount

a. 设置标记

即 setbit ，主要是指将某个索引，设置为1(设置0表示抹去标记)，基本语法如下

# 请注意这个index必须是数字，后面的value必须是0/1
setbit key index 0/1

对应的SpringBoot中，借助RestTemplate可以比较容易的实现，通常有两种写法，都可以

@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;


public Boolean mark(String key, long offset, boolean tag) {
    return redisTemplate.opsForValue().setBit(key, offset, tag);
}

public Boolean mark2(String key, long offset, boolean tag) {
    return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
        @Override
        public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
            return connection.setBit(key.getBytes(), offset, tag);
        }
    });
}

上面两种写法的核心区别，就是key的序列化问题，第一种写法使用默认的jdk字符串序列化，和后面的getBytes() 会有一些区别，关于这个，有兴趣的小伙伴可以看一下我之前的博文: RedisTemplate配置与使用#序列化问题

b. 判断存在与否

即 getbit key index ，如果返回1，表示存在否则不存在

public Boolean container(String key, long offest) {
    return redisTemplate.opsForValue().getBit(key, offest);
}

c. 计数

即 bitcount key ，统计和

public long bitCount(String key) {
    return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() {
        @Override
        public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
            return redisConnection.bitCount(key.getBytes());
        }
    });
}

3. 应用场景

前面的基本使用比较简单，在介绍String数据结构的时候也提过，我们重点需要关注的是bitmap的使用场景，它可以干嘛用，什么场景下使用它会有显著的优势

• 日活统计
• 点赞
• bloomfilter

上面三个场景虽有相似之处，但实际的应用场景还是些许区别，接下来我们逐一进行说明

a. 日活统计

统计应用或网站的日活，这个属于比较常见的case了，如果是用redis来做这个事情，首先我们最容易想到的是Hash结构，一般逻辑如下

• 根据日期，设置key，如今天为 2020/10/13 , 那么key可以为 app_20_10_13
• 其次当用户访问时，设置field为userId, value设置为true
• 判断日活则是统计map的个数 hlen app_20_10_13

上面这个逻辑有毛病么？当然没有问题，但是想一想，当我们的应用做的很nb的时候，每天的日活都是百万，千万级时，这个内存开销就有点吓人了

接下来我们看一下bitmap可以怎么做

setbit app_20_10_13 uesrId 1
bitcount app_20_10_13

简单对比一下上面两种方案

当数据量小时，且userid分布不均匀，小的为个位数，大的几千万，上亿这种，使用bitmap就有点亏了，因为userId作为index，那么bitmap的长度就需要能容纳最大的userId，但是实际日活又很小，说明bitmap中间有大量的空白数据

反之当数据量很大时，比如百万/千万，userId是连续递增的场景下，bitmap的优势有两点：1.存储开销小， 2.统计总数快

c. 点赞

点赞的业务，最主要的一点是一个用户点赞过之后，就不能继续点赞了（当然某些业务场景除外），所以我们需要知道是否可以继续点赞

上面这个hash当然也可以实现，我们这里则主要讨论一下bitmap的实现逻辑

like_1121
getbit like_1121 userId

Hash以及bitmap的选择和上面的考量范围差不多

d. 布隆过滤器bloomfilter

布隆过滤器可谓是大名鼎鼎了，我们这里简单的介绍一下这东西是啥玩意

• 底层存储为一个bitmap
• 当来一个数据时，经过n个hash函数，得到n个数值
• 将hash得到的n个数值，映射到bitmap，标记对应的位置为1

如果来一个数据，通过hash计算之后，若这个n个值，对应的bitmap都是1，那么表示这个数据可能存在；如果有一个不为1，则表示这个数据一定不存在

请注意：不存在时，是一定不存在；存在时，则不一定

从上面的描述也知道，bloomfilter的底层数据结构就是bitmap，当然它的关键点在hash算法；根据它未命中时一定不存在的特性，非常适用于缓存击穿的问题解决

体验说明

Redis的布隆过滤器主要针对>=4.0，通过插件的形式提供，项目源码地址为: https://github.com/RedisBloom/RedisBloom ，下面根据readme的说明，简单的体验一下redis中bloomfilter的使用姿势

# docker 方式安装
docker run -p 6379:6379 --name redis-redisbloom redislabs/rebloom:latest

# 通过redis-cli方式访问
docker exec -it redis-redisbloom bash

# 开始使用
# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> bf.add newFilter hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> bf.exists newFilter hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> bf.exists newFilter hell
(integer) 0

bloomfilter的使用比较简单，主要是两个命令 bf.add 添加元素， bf.exists 判断是否存在，请注意它没有删除哦

4. 小结

bitmap位图属于一个比较精巧的数据结构，通常在数据量大的场景下，会有出现的表现效果；redis本身基于String数据结构来实现bitmap的功能支持，使用方式比较简单，基本上就下面三个命令

setbit key index 1/0
getbit key index
bitcount key

本文也给出了bitmap的三个常见的应用场景

bitcount
setbit/getbit

总的来讲，bitmap属于易用，巧用的数据结构，用得好即能节省内存也可以提高效率，用得不好貌似也不会带来太大的问题