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Bitmap#xff08;位图#xff09;是 Redis 提供的一种用于处理二进制位#xff08;bit#xff09;的特殊数据结构#xff0c;它基于 String 类型#xff0c;每个 bit 代表一个布尔值#xff08;0 或 1#xff09;#xff0c;可以用于存储大规模的二值状…
Redis Bitmap
Bitmap位图是 Redis 提供的一种用于处理二进制位bit的特殊数据结构它基于 String 类型每个 bit 代表一个布尔值0 或 1可以用于存储大规模的二值状态数据如签到、活跃用户统计、去重等。 1. Bitmap 基本原理
Bitmap 本质上是一个二进制数组每个 bit 仅占 1 位相比普通的 String 存储方式每个字符 8 位能大幅节省空间。Redis 并没有单独的数据类型 Bitmap它是基于 String 结构的。通过 位运算SETBIT、GETBIT、BITCOUNT、BITOP 等高效存取数据。 2. Bitmap 常用命令
1SETBIT设置某一位的值
SETBIT key offset valuekey键名offsetbit 偏移量从 0 开始value0 或 1 示例
SETBIT user:1001 1 1 # 将 user:1001 的第 1 位设置为 1
SETBIT user:1001 2 0 # 将 user:1001 的第 2 位设置为 0
SETBIT user:1001 5 1 # 将 user:1001 的第 5 位设置为 1假设 user:1001 初始状态是每个 0 代表 1 bit总共 32 bit 4 字节
00000000 00000000 00000000 00000000执行
SETBIT user:1001 5 1 # 将 user:1001 的第 5 位设置为 1SETBIT user:1001 5 1结果变成
00000100 00000000 00000000 00000000第 5 位从 0 开始计数即第 6 个 bit被设置为 1。
作用类似于一个布尔数组可用于表示某个用户在不同时间点的状态如签到。 2GETBIT获取某一位的值
GETBIT key offsetkey键名offsetbit 偏移量 示例
GETBIT user:1001 1 # 返回 1
GETBIT user:1001 2 # 返回 0
GETBIT user:1001 5 # 返回 1作用查询某个状态如某用户是否签到。 3BITCOUNT统计 bit 为 1 的个数
BITCOUNT key [start end]key键名[start end]可选字节范围默认统计整个 key 示例
BITCOUNT user:1001 # 统计 user:1001 中 bit 为 1 的个数作用
统计某个用户的签到次数统计一段时间内活跃用户数量 4BITOP对多个 Bitmap 进行位运算
BITOP operation destKey key1 key2 ...operation AND与OR或XOR异或NOT非 destKey存储结果的 keykey1 key2 ...参与运算的 key 示例
BITOP AND active_users today yesterday # 统计连续两天都活跃的用户
BITOP OR total_active day1 day2 day3 # 统计三天内活跃过的用户作用
计算多天签到的交集、并集统计活跃用户 3. Bitmap 典型应用
1用户签到
场景每个用户有一个 31 位的 Bitmap对应 31 天bit 为 1 表示已签到0 表示未签到。 示例
SETBIT sign:1001:20240301 0 1 # 用户 1001 在 3 月 1 日签到
SETBIT sign:1001:20240302 1 1 # 3 月 2 日签到
SETBIT sign:1001:20240303 2 1 # 3 月 3 日签到
GETBIT sign:1001:20240303 2 # 查询 3 月 3 日是否签到返回 1
BITCOUNT sign:1001:202403 # 查询用户 1001 3 月签到次数2统计活跃用户
场景每天创建一个 Bitmap记录活跃用户bit 位置对应用户 ID。 示例
SETBIT active:20240301 1001 1 # 用户 1001 3 月 1 日活跃
SETBIT active:20240301 1002 1 # 用户 1002 3 月 1 日活跃
SETBIT active:20240302 1002 1 # 用户 1002 3 月 2 日活跃
BITCOUNT active:20240301 # 统计 3 月 1 日活跃用户数
BITOP AND active_both active:20240301 active:20240302 # 统计连续两天活跃的用户3A/B 测试 用户权限控制
场景用 Bitmap 存储用户是否属于 A/B 测试组或是否拥有某个权限。 示例
SETBIT experiment:groupA 1001 1 # 用户 1001 参与 A 组测试
SETBIT experiment:groupB 1002 1 # 用户 1002 参与 B 组测试
GETBIT experiment:groupA 1001 # 查询用户 1001 是否在 A 组4. Bitmap 优势
✅ 节省空间1 个 bit 仅占 1/8 字节非常适合存储大规模用户数据如千万级别用户签到情况。 ✅ 高效查询GETBIT 和 SETBIT 操作时间复杂度为 O(1)快速读写。 ✅ 支持批量运算BITCOUNT、BITOP 等可进行高效统计。 5. Bitmap 限制
❌ 不支持删除某个 bit只能置 0无法真正删除。 ❌ 不支持范围查询需要配合 BITCOUNT 和 GETBIT。 ❌ 偏移量有限制Redis 最大 String 长度约 512MB即支持 2^32 个 bit。 6. 总结
功能命令作用设置 bitSETBIT key offset value设置指定偏移量的 bit获取 bitGETBIT key offset获取指定偏移量的 bit统计 1 的数量BITCOUNT key统计 key 中 bit 为 1 的个数位运算BITOP operation destKey key1 key2对多个 Bitmap 进行 AND/OR/XOR/NOT 运算
Bitmap 非常适合用于海量用户数据的布尔状态存储如签到、活跃用户、权限控制等场景。
参考文献
[1] https://redis.io/docs/latest/develop/data-types/bitmaps/
