Redis用户签到功能

目标：如何使用Redis实现用户签到功能

设计思路

使用Mysql的话1000w用户一个月就是3亿条数据，存储压力太大。

使用Redis的Bitmaps完成

Bitmaps叫位图，它不是Redis的基本数据类型（比如Strings、Lists、Sets、Hashes这类实际的数据类型），而是基于String数据类型的按位操作，高阶数据类型的一种。Bitmaps支持的最大位数是2^{32位。使用512M内存就可以存储多达42.9亿的字节信息（2}32 = 4,294,967,296）

它是由一组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。比如按月进行存储，一个月最多31天，那么我们将该月用户的签到缓存二进制就是00000000000000000000000000000000，当某天签到将0改成1即可，而且Redis提供对bitmap的很多操作比如存储、获取、统计等指令，使用起来非常方便。

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BitMaps常用指令

1. SETBIT key offset value: 将指定键（key）的位图中偏移量（offset）处的位设置为给定的值（value）。其中，offset 表示位图中的位索引，value 可以是 0 或 1。
2. GETBIT key offset: 返回指定键（key）的位图中偏移量（offset）处的位的值（0 或 1）。
3. BITCOUNT key [start end]: 统计指定键（key）的位图中指定范围内的位为 1 的个数。可选的 start 和 end 参数用于指定范围，如果不指定，则统计整个位图。
4. BITOP operation destkey key [key ...]: 对指定键（key）的位图进行位操作，并将结果存储到 destkey 中。operation 可以是 AND、OR、XOR 或 NOT，用于指定位操作的类型。
5. BITPOS key bit [start] [end]: 在指定键（key）的位图中查找第一个设置为指定 bit（0 或 1）的位的索引。可选的 start 和 end 参数用于指定查找范围。
6. BITFIELD key [GET type offset] [SET type offset value] [INCRBY type offset increment]: BITFIELD 指令允许您在一个命令中执行多个位级操作，包括获取、设置和增减位值。

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功能开发

需求说明

用户签到，默认是当天，但可以通过传入日期补签，返回用户连续签到次数（后续如果有积分规则，就会返回用户此次签到积分）

代码实现

SignService层关注方法

• 获取登录用户信息
• 根据日期获取当前是多少号（使用BITSET指令关注时，offset从0开始计算，0就代表1号）
• 构建用户按月存储key（user:sign:用户id:月份）
• 判断用户是否签到（GETBIT指令）
• 用户签到（SETBIT）
• 返回用户连续签到次数（BITFIELD key GET [u/i] type offset value， 获取从用户从当前日期开始到1号的所有签到状态，然后进行位移操作，获取连续签到天数）

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PHP示例

 // 示例参数 假设今天是21号，所以数据只有到21号为止
$redis = new Redis();
$redis->connect('redis', 6379);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 0, 1); // 这是1号的数据
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 1, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 2, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 3, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 4, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 5, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 6, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 7, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 8, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 9, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 10, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 11, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 12, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 13, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 14, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 15, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 16, 0); // 没有签到的日子
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 17, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 18, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 19, 1);
$redis->setbit('user:sign:5:202306', 20, 1); // 这是21号的数据

// user:sign:5:202306 用户ID为5 2023年06月的签到数据
$sign_days = 0;
$today = date('j'); // 今天的日期 可以手动设置为21
$decimal = $redis->rawCommand('BITFIELD', 'user:sign:5:202306', ...['GET', 'u' . $today, '0']);
$binary = decbin($decimal[0]);
$sign_days = 0;
$length = strlen($binary);
for ($i = $length - 1; $i >= 0; $i--) {
    $bit = $binary[$i];
    if ($bit === '1') {
        $sign_days++;
    } else {
        break;
    }
}

echo "二进制数: " . $binary;
echo "
";
echo "连续签到 $sign_days 天";
echo "
";
echo "一共签到 {$redis->bitCount('user:sign:5:202306')}天";

# 结果
二进制数: 111111111111111101111
连续签到 4 天
一共签到 20天