redis bitmap数据类型调研

一、bitmap是什么？

redis原文：

Bitmaps are not an actual data type, but a set of bit-oriented operations defined on the String type . This means that bitmaps can be used with string commands, and most importantly with SET and GET.

翻译过来是：

位图不是一种实际的数据类型，而是在String类型上定义的一组面向位的操作（有关更多信息，请参阅数据类型简介页面的“位图”部分）。这意味着位图可以用于字符串命令，还可以用SET和GET命令来进行操作。

二、bitmap有哪些优势？

Bitmap的优势在于其基于最小的单位bit进行存储，非常节省空间。设置和读取操作的时间复杂度为O(1)，即非常快速。此外，二进制数据的存储和计算也非常快，适合用于需要高速读写和统计的操作‌。

三、bitmap能存储多大？

官方文档介绍，bitmap能操作的最大偏移量是2^32，所以这里也限制了bitmap的最大容量为512MB，而且最后设置的位如果快到了2的32次方，那么就可能会存在阻塞的情况，下面是官方文档的原文

When key does not exist, a new string value is created. The string is grown to make sure it can hold a bit at offset. The offset argument is required to be greater than or equal to 0, and smaller than 2^32 (this limits bitmaps to 512MB). When the string at key is grown, added bits are set to 0.

Warning: When setting the last possible bit (offset equal to 2^32 -1) and the string value stored at key does not yet hold a string value, or holds a small string value, Redis needs to allocate all intermediate memory which can block the server for some time. On a 2010 MacBook Pro, setting bit number 2^32 -1 (512MB allocation) takes ~300ms, setting bit number 2^30 -1 (128MB allocation) takes ~80ms, setting bit number 2^28 -1 (32MB allocation) takes ~30ms and setting bit number 2^26 -1 (8MB allocation) takes ~8ms. Note that once this first allocation is done, subsequent calls to SETBIT for the same key will not have the allocation overhead。

四、bitmap应用场景

1. 用户签到

可以使用 Bitmap 来记录用户的签到情况，每个用户作为键名，每天的日期对应一个位。若用户签到，就将对应的位置为 1；若未签到，则置为 0。通过这种方式，能够方便地统计用户的签到次数、连续签到天数等信息。

2. 在线状态统计

记录用户的在线状态，每个用户对应一个位，若用户在线，就将对应的位置为 1；若离线，则置为 0。这样可以快速统计当前在线的用户数量。

五、bitmap常用命令有哪些？ 

 官网命令介绍

Commands | Docshttps://redis.io/docs/latest/commands/?group=bitmap

1. SETBIT

• 功能：设置指定键的 Bitmap 中指定偏移量的位的值。
• 语法：SETBIT key offset value
• 示例：

SETBIT user_sign:20250507 10 1

这个命令将 user_sign:20250507 这个键对应的 Bitmap 中偏移量为 10 的位的值设置为 1。

返回值：该位设置之前的值。 offset从1开始。

2. GETBIT

• 功能：获取指定键的 Bitmap 中指定偏移量的位的值。
• 语法：GETBIT key offset
• 示例：

GETBIT user_sign:20250507 10

这个命令会返回 user_sign:20250507 这个键对应的 Bitmap 中偏移量为 100 的位的值。

3. BITCOUNT

• 功能：统计指定键的 Bitmap 中值为 1 的位的数量。
• 语法：BITCOUNT key [start end]
• 示例：

BITCOUNT user_sign:20250507

这个命令会统计 user_sign:20250507 这个键对应的 Bitmap 中值为 1 的位的数量。

4. BITOP

• 功能：对一个或多个 Bitmap 进行位运算（如 AND、OR、XOR、NOT），并将结果存储在指定的键中。
• 语法：BITOP operation destkey key [key ...]
• 示例：

BITOP AND result user_sign:20250506 user_sign:20250507

这个命令会对 user_sign:20250506 和 user_sign:20250507 这两个键对应的 Bitmap 进行按位与运算，并将结果存储在 result 这个键中。

5. BITPOS

• 功能：查找指定键的 Bitmap 中第一个值为指定值（0 或 1）的位的偏移量。
• 语法：BITPOS key bit [start [end]]
• 示例：

BITPOS user_sign:20250507 1

这个命令会查找 user_sign:20250507 这个键对应的 Bitmap 中第一个值为 1 的位的偏移量。

6. BITFIELD

Redis 的 BITFIELD 命令提供了一种强大且灵活的方式来操作位图（bitmap）。它允许你在单个命令中对一个或多个位域（bit field）进行操作，包括获取和设置指定位域的值，支持不同的编码方式（如有符号整数和无符号整数），还能处理溢出情况。这使得 BITFIELD 非常适合处理复杂的位操作需求，例如处理用户的多个状态标志或者进行高效的数值存储。

详见官网或者豆包。

7. BITFIELD_RO

BITFIELD_RO 是 Redis 中用于操作位图（bitmap）的只读命令。与 BITFIELD 命令类似，它允许你从位图中获取指定位域（bit field）的值，支持以不同的数据类型（如无符号整数、有符号整数）来解释这些位域。不过，BITFIELD_RO 只能用于读取操作，不能进行写入操作（如设置位域的值、增加位域的值等），这使得它在只需要获取位图信息而不修改位图的场景下使用，能避免意外的数据修改。

详见官网或者豆包。