黑马点评项目-用户签到

假如我们用一张表来存储用户签到信息，其结构应该改如下：

假如有 1000 万个用户，平均每人每年签到次数为 10 次，则这张表一年的数据量为 1 亿条。每签到一次需要使用（8 + 8 + 1 + 1 + 3 + 1）共 22 字节的内存，一个月则最多需要 600 多字节。显然，这种方式不合适。

改进方案：
我们按月来统计用户签到信息，签到记录为 1，未签到则记录 0

将每一个 bit 位对应当月的每一天，形成了映射关系。用 0 和 1 表示业务状态，这种思路就成为位图（BItMap）。
Redis 中是利用 String 类型数据结构实现 BitMap，因此最大上限是 512M，转换为 bit 则是 2^32 个 bit 位。

BitMap 的操作命令有：
SETBIT：向指定位置（offset）存入一个 0 或 1
GETBIT：获取指定位置（offset）的 bit 值
BITCOUNT：统计 BitMap 中值为 1 的 bit 位的数量
BITFIELD：操作（查询、修改、自增）BitMap 中的 bit 数组中的指定位置（offset）的值。关于BITFIELD 命令的详细介绍可以看下这篇文章bitfield 命令
BITFIELD_RO：获取 BitMap 中的 bit 数组，并以十进制形式返回
BITOP：将多个 BitMap 的结果做位运算（与、或、异或）
BITPOS：查找 bit 数组中指定范围内第一个 0 或 1 出现的位置

练习：
注意 offset 从 0 开始

在 RPM 中查看存入的数据：

注意展示时要以 binary 格式展示

获取第三天的签到数据：

获取总的签到次数：

使用 BITFIELD 命令获取数据：从 0 号位开始获取两个 bit 位

type表示类型参数：当被设置的二进制位范围值为整数时，用户可以在类型参数的前面添加 i 来表示有符号整数，或者使用 u 来表示无符号整数。比如说，我们可以使用 u8 来表示 8 位长的无符号整数，也可以使用 i16 来表示 16 位长的有符号整数。

查找 bit 数组中指定范围内第一个 0 或 1 出现的位置：

需求：实现签到接口，将当前用户当天签到信息保存到 Redis 中

UserController

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@PostMapping("/sign")
    public Result sign(){
        return userService.sign();
    }
}

IUserService

public interface IUserService extends IService {
    Result sign();
}

UserServiceImpl

@Slf4j
@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl implements IUserService {
	 @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    
	@Override
    public Result sign() {
        // 获取当前登录用户
        Long userId = UserHolder.getUser().getId();
        // 获取当前日期
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
        // 拼接 key
        String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
        // 获取今天是本月的第几天
        int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
        stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key,dayOfMonth - 1, true);
        return Result.ok();
    }
}

使用 postman 进行测试

使用 RPM 查看数据

存入的数据总共 16 个bit，即数据在存储是字节的形式存储的，1字节=8 bit，不足 8 位的以 0 补足。

问题 1： 什么叫做连续签到天数？
从最后一次签到开始向前统计，直到遇到第一次未签到位置，计算总的签到次数，就是连续签到天数。

问题 2： 如何得到本月到今天为止的所有签到数据？
使用命令：BITFIELD key GET u[dayOfMonth] 0 从 0 开始查询，到 dayOfMonth 截止

问题 3： 如何从后向前遍历每个 bit 位？
与 1 做与运算，就能得到最后一个 bit 位。任何一个二进制数与 1 做与运算，结果就是这个数本身。随后右移一位，下一个 bit 位就成为了最后一个 bit 位，然后再与 1 做与远算，以此类推。

需求：实现下面接口，统计当前用户截止当前时间在本月的连续签到天数

以命令形式修改签到数据：

UserController

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
 	@GetMapping("/signCount")
    public Result signCount(){
        return userService.signCount();
    }
}

IUserService

public interface IUserService extends IService {
    Result signCount();
}

UserServiceImpl

@Slf4j
@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl implements IUserService {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

	@Override
    public Result signCount() {
        // 获取当前登录用户
        Long userId = UserHolder.getUser().getId();
        // 获取当前日期
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        String keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));
        // 拼接 key
        String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;
        // 获取今天是本月的第几天
        // 当前日期为 2022年5月12号，故而 dayOfMonth = 12
        int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();
        // 获取从 0 到 dayOfMonth 的签到结果
        List result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(key,
                BitFieldSubCommands.create().get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));
        if(result == null || result.isEmpty()){
            // 没有签到结果
            return Result.ok(0);
        }
        Long num = result.get(0);
        if (num == null || num == 0) {
            return Result.ok(0);
        }

        int count = 0;
        // 循环遍历
        while(true){
            // 让这个数字与 1 做与运算，得到数字的最后一位 bit 位  判断这个 bit 位是否为0
            // num & 1 做与运算，其中 1 的左边以 0 补齐
            if ((num & 1) == 0) {
                // 如果为 0，说明未签到，结束
                break;
            } else {
                // 如果不为 0，说明已签到，计数器 +1
                count++;
            }
            // 把数字右移一位，抛弃最后一个 bit 位，继续下一个 bit 位
            // >> :右移 最高位是0，左边补齐0;最高为是1，左边补齐1
            // << :左移 左边最高位丢弃，右边补齐0
            // >>>:无符号右移 无论最高位是0还是1，左边补齐0
            // num >>>= 1 ————> num = num >>> 1
            num >>>= 1;
        }
        return Result.ok(count);
    }
}

使用 Postman 进行测试：

返回结果为 3，正确