Redis特殊数据结构----位图bitmap

Redis有很多特殊的数据结构以达到一些不同的功能,例如位图---bitmap,Hyperloglog,布隆过滤器---bloom Filter,GeoHash。为了方便以后复习,我们在此依次来介绍一下这几种特殊结构。

位图---bitmap

之前我们说过字符串是由很多个字节构成的,每个字节是由8个bit位构成的,所以字符串最小单位是字节,而对于位图来说,最小单位则是bit位,每个bit位的值只能为0或者1,而我们可以利用这个0或者1来存储一些信息,比如存取签到信息,这一天签到了为1没有签到为0,这样一周七天的签到信息甚至不到一个字节就可以存储清楚,非常的节省空间,下面介绍一些位图---bitmap的一些指令

#位图支持零存整取,零存零取,整存零取,整存整取
#以上的操作利用的指令均为 --- set/get setbit/getbit 
 #零取 --- getbit 零存 --- setbit  整取 --- get 整存 --- set 
#零存整取
#setbit key num 0/1
#setbit指令+键的值+插入的位置+0/1
#get    key
#获取位图所有的值---ASCII码的形式转义
setbit   a     1     1
setbit   a     2     1
setbit   a     4     1
setbit   a     9     1
setbit   a    10    1
setbit   a    13    1
setbit   a    15    1
get   a
#返回的结果“he”
#整存零取
#set key value
#getbit key num
#getbit命令+键值+位置
set       w   h
getbit   w   1
getbit   w   3
#其余两种就是语句搭配的变化,不赘述

注意:

位数组的顺序与字符的位顺序是相反的,位数组的顺序是从左到右的低位到高位,而字符的位顺序是从右到左的从低位到高位。举个例子

#bin(ord("))---python命令得到字符的ASCII码
bin(ord("h"))
#得到的结果为“0b1101000” 对于位数组来说1是最低位,位的顺序是从低位→高位

统计指令与查找指令

Redis为位图提供了统计指令bitcount和查找指令bitpos。bitcount是用来统计指定范围内“1”的个数,bitpos用来查找指定范围内出现的第一个“0”或“1”,我们可以用bitcount统计签到天数,可以通过bitpos查看用户从哪一天开始有签到记录。不过美中不足的是,对于参数的配置,位图选择的是字节参数,也就是我们查找的范围必须是8bit的倍数,并不能精准到bit,也就是说,我们没有办法精确的查找三十天内用户签到的次数,我们只能统计32天或者24天这种8的倍数的天数。不过聊胜于无,我们来介绍一下两个语句

#bitcount key start_index  end_index
#[start_index,end_index]区间内的“1”的个数
#bitpos key 0/1 strat_index end_index
#[start_index,end_index]区间内的第一个出现的“0”/“1”的位置
set           w    hello
bitcount   w
#获取w中全部“1”的个数
bitcount   w    0    0
#获取第一个字节中“1”的个数
bitpos      w    1    1    1
#从第一个字节开始第一次出现“1”的位置
#注意:这个位置是相对于整个的位数组来说的

魔术指令---bitfield

我们设置和获取指定位的值都是单个位的,如果要一次操作多个位,那么必须通过管道来处理,但是在Redis3.2版本推出了一个新的命令bitfield他可以不通过管道,进行一次多个位的操作,bitfield有三个子命令,分别为get,set,incrby,他们都可以对指定片段的位进行读写,不过一次最多可以操作64个位,如果超过64位,则需要分开写,而bitfield支持一次执行多条子命令。
而三个子命令中incrby需要多说几句,自增涉及到的溢出问题,redis有三种对待溢出的策略,以及溢出策略子命令overflow,应对溢出的策略分别为折返(wrap)这个策略也是默认的应对溢出的方式,还有失败(fail)以及饱和截断(sat)
举几个例子

set w hello
bitfield w get u4 0
#指令+key值+子命令+u/i(无符号/有符号)位数+从第几位开始
#从第一位开始获取4个位,返回结果为无符号数
bitfield w get i4 0
#从第一位开始获取4个位,返回结果为有符号数
bitfield w get u4 0 get u3 1 get i3 2
#可以一次执行多条子命令
bitfield w set u8 8 97 
#指令+key值+子命令set+指定类型+位数+置位的值为多少
bitfield w incrby u4 2 1
#指令+key值+子命令incrby+(有符号/无符号)位数+从第几位开始+增加的数是多少【默认采取折返方式】
#incrby的含义是对指定范围的位进行加法操作,不过既然是做加法,那么不可能避免的问题就是溢出,Redis应对溢出的策略有三种,第一种是折返---如果发生了溢出则将溢出的符号位丢掉,例如255+1会产生溢出,此时则抛弃进位,结果变为0
bitfield w overflow sat incrby u4 3 1 
#对于饱和截断来说,策略就是如果增加发生溢出时,就停留在最大值/最小值
bitfield w overflow fail incrby u4 3 1
#对于失败不执行来说,策略就是你要是发生了溢出我就不执行你这条命令,还给你报错
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