基于Redis位图实现用户签到功能
场景需求
适用场景如签到送积分、签到领取奖励等,大致需求如下:
- 签到1天送1积分,连续签到2天送2积分,3天送3积分,3天以上均送3积分等。
- 如果连续签到中断,则重置计数,每月初重置计数。
- 当月签到满3天领取奖励1,满5天领取奖励2,满7天领取奖励3……等等。
- 显示用户某个月的签到次数和首次签到时间。
- 在日历控件上展示用户每月签到情况,可以切换年月显示……等等。
设计思路
对于用户签到数据,如果每条数据都用K/V的方式存储,当用户量大的时候内存开销是非常大的。而位图(BitMap)是由一组bit位组成的,每个bit位对应0和1两个状态,虽然内部还是采用String类型存储,但Redis提供了一些指令用于直接操作位图,可以把它看作是一个bit数组,数组的下标就是偏移量。它的优点是内存开销小、效率高且操作简单,很适合用于签到这类场景。
Redis提供了以下几个指令用于操作位图:
考虑到每月初需要重置连续签到次数,最简单的方式是按用户每月存一条签到数据(也可以每年存一条数据)。Key的格式为u:sign:uid:yyyyMM
,Value则采用长度为4个字节(32位)的位图(最大月份只有31天)。位图的每一位代表一天的签到,1表示已签,0表示未签。
例如u:sign:1000:201902
表示ID=1000的用户在2019年2月的签到记录。
# 用户2月17号签到
SETBIT u:sign:1000:201902 16 1 # 偏移量是从0开始,所以要把17减1
# 检查2月17号是否签到
GETBIT u:sign:1000:201902 16 # 偏移量是从0开始,所以要把17减1
# 统计2月份的签到次数
BITCOUNT u:sign:1000:201902
# 获取2月份前28天的签到数据
BITFIELD u:sign:1000:201902 get u28 0
# 获取2月份首次签到的日期
BITPOS u:sign:1000:201902 1 # 返回的首次签到的偏移量,加上1即为当月的某一天
示例代码
import redis.clients.jedis.Jedis; import java.time.LocalDate; import java.time.format.DateTimeFormatter; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; import java.util.TreeMap; /** * 基于Redis位图的用户签到功能实现类 * <p> * 实现功能: * 1. 用户签到 * 2. 检查用户是否签到 * 3. 获取当月签到次数 * 4. 获取当月连续签到次数 * 5. 获取当月首次签到日期 * 6. 获取当月签到情况 */ public class UserSignDemo { private Jedis jedis = new Jedis(); /** * 用户签到 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return 之前的签到状态 */ public boolean doSign(int uid, LocalDate date) { int offset = date.getDayOfMonth() - 1; return jedis.setbit(buildSignKey(uid, date), offset, true); } /** * 检查用户是否签到 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return 当前的签到状态 */ public boolean checkSign(int uid, LocalDate date) { int offset = date.getDayOfMonth() - 1; return jedis.getbit(buildSignKey(uid, date), offset); } /** * 获取用户签到次数 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return 当前的签到次数 */ public long getSignCount(int uid, LocalDate date) { return jedis.bitcount(buildSignKey(uid, date)); } /** * 获取当月连续签到次数 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return 当月连续签到次数 */ public long getContinuousSignCount(int uid, LocalDate date) { int signCount = 0; String type = String.format("u%d", date.getDayOfMonth()); List<Long> list = jedis.bitfield(buildSignKey(uid, date), "GET", type, "0"); if (list != null && list.size() > 0) { // 取低位连续不为0的个数即为连续签到次数,需考虑当天尚未签到的情况 long v = list.get(0) == null ? 0 : list.get(0); for (int i = 0; i < date.getDayOfMonth(); i++) { if (v >> 1 << 1 == v) { // 低位为0且非当天说明连续签到中断了 if (i > 0) break; } else { signCount += 1; } v >>= 1; } } return signCount; } /** * 获取当月首次签到日期 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return 首次签到日期 */ public LocalDate getFirstSignDate(int uid, LocalDate date) { long pos = jedis.bitpos(buildSignKey(uid, date), true); return pos < 0 ? null : date.withDayOfMonth((int) (pos + 1)); } /** * 获取当月签到情况 * * @param uid 用户ID * @param date 日期 * @return Key为签到日期,Value为签到状态的Map */ public Map<String, Boolean> getSignInfo(int uid, LocalDate date) { Map<String, Boolean> signMap = new HashMap<>(date.getDayOfMonth()); String type = String.format("u%d", date.lengthOfMonth()); List<Long> list = jedis.bitfield(buildSignKey(uid, date), "GET", type, "0"); if (list != null && list.size() > 0) { // 由低位到高位,为0表示未签,为1表示已签 long v = list.get(0) == null ? 0 : list.get(0); for (int i = date.lengthOfMonth(); i > 0; i--) { LocalDate d = date.withDayOfMonth(i); signMap.put(formatDate(d, "yyyy-MM-dd"), v >> 1 << 1 != v); v >>= 1; } } return signMap; } private static String formatDate(LocalDate date) { return formatDate(date, "yyyyMM"); } private static String formatDate(LocalDate date, String pattern) { return date.format(DateTimeFormatter.ofPattern(pattern)); } private static String buildSignKey(int uid, LocalDate date) { return String.format("u:sign:%d:%s", uid, formatDate(date)); } public static void main(String[] args) { UserSignDemo demo = new UserSignDemo(); LocalDate today = LocalDate.now(); { // doSign boolean signed = demo.doSign(1000, today); if (signed) { System.out.println("您已签到:" + formatDate(today, "yyyy-MM-dd")); } else { System.out.println("签到完成:" + formatDate(today, "yyyy-MM-dd")); } } { // checkSign boolean signed = demo.checkSign(1000, today); if (signed) { System.out.println("您已签到:" + formatDate(today, "yyyy-MM-dd")); } else { System.out.println("尚未签到:" + formatDate(today, "yyyy-MM-dd")); } } { // getSignCount long count = demo.getSignCount(1000, today); System.out.println("本月签到次数:" + count); } { // getContinuousSignCount long count = demo.getContinuousSignCount(1000, today); System.out.println("连续签到次数:" + count); } { // getFirstSignDate LocalDate date = demo.getFirstSignDate(1000, today); System.out.println("本月首次签到:" + formatDate(date, "yyyy-MM-dd")); } { // getSignInfo System.out.println("当月签到情况:"); Map<String, Boolean> signInfo = new TreeMap<>(demo.getSignInfo(1000, today)); for (Map.Entry<String, Boolean> entry : signInfo.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ": " + (entry.getValue() ? "√" : "-")); } } } }
运行结果
您已签到:2019-02-18
您已签到:2019-02-18
本月签到次数:11
连续签到次数:8
本月首次签到:2019-02-02
当月签到情况:
2019-02-01: –
2019-02-02: √
2019-02-03: √
2019-02-04: –
2019-02-05: –
2019-02-06: √
2019-02-07: –
2019-02-08: –
2019-02-09: –
2019-02-10: –
2019-02-11: √
2019-02-12: √
2019-02-13: √
2019-02-14: √
2019-02-15: √
2019-02-16: √
2019-02-17: √
2019-02-18: √
2019-02-19: –
2019-02-20: –
2019-02-21: –
2019-02-22: –
2019-02-23: –
2019-02-24: –
2019-02-25: –
2019-02-26: –
2019-02-27: –
2019-02-28: –
参考链接
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