Redis:07-Redis新数据类型

一、Bitmaps

1、简介

Redis提供了Bitmaps“数据类型”实现对位的操作:
(1)Bitmaps本身不是一种数据类型, 实际上它就是字符串(key-value) , 但是它可以对字符串的位进行操作。
(2)Bitmaps单独提供了一套命令, 所以在Redis中使用Bitmaps和使用字符串的方法不太相同。 可以把Bitmaps想象成一个以位为单位的数组, 数组的每个单元只能存储0和1, 数组的下标在Bitmaps中叫做偏移量。

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2、命令

2.1 setbit

(1)格式

setbit<key><offset><value>设置Bitmaps中某个偏移量的值(0或1)

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*offset:偏移量从0开始

(2)实例

每个独立用户是否访问过网站存放在Bitmaps中, 将访问的用户记做1, 没有访问的用户记做0, 用偏移量作为用户的id。

设置键的第offset个位的值(从0算起) , 假设现在有20个用户,userid=1, 6, 11, 15, 19的用户对网站进行了访问, 那么当前Bitmaps初始化结果如图:
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unique:users:20201106代表2020-11-06这天的独立访问用户的Bitmaps

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注:

  • 很多应用的用户id以一个指定数字(例如10000) 开头, 直接将用户id和Bitmaps的偏移量对应势必会造成一定的浪费, 通常的做法是每次做setbit操作时将用户id减去这个指定数字。
  • 在第一次初始化Bitmaps时, 假如偏移量非常大, 那么整个初始化过程执行会比较慢, 可能会造成Redis的阻塞。

2.2 getbit

(1)格式

getbit<key><offset>获取Bitmaps中某个偏移量的值

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获取键的第offset位的值(从0开始算)

(2)实例

获取id=8的用户是否在2020-11-06这天访问过, 返回0说明没有访问过:

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注:因为100根本不存在,所以也是返回0

2.3 bitcount

统计字符串被设置为1的bit数。一般情况下,给定的整个字符串都会被进行计数,通过指定额外的 start 或 end 参数,可以让计数只在特定的位上进行。start 和 end 参数的设置,都可以使用负数值:比如 -1 表示最后一个位,而 -2 表示倒数第二个位,start、end 是指bit组的字节的下标数,二者皆包含。

(1)格式

bitcount<key>[start end] 统计字符串从start字节到end字节比特值为1的数量

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(2)实例

计算2022-11-06这天的独立访问用户数量:

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start和end代表起始和结束字节数, 下面操作计算用户id在第1个字节到第3个字节之间的独立访问用户数, 对应的用户id是11, 15, 19。

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注意:redis的setbit设置或清除的是bit位置,而bitcount计算的是byte位置。

2.4 bitop

(1)格式

bitop  and(or/not/xor) <destkey> [key…]

在这里插入图片描述bitop是一个复合操作, 它可以做多个Bitmaps的and(交集) 、 or(并集) 、 not(非) 、 xor(异或) 操作并将结果保存在destkey中。

(2)实例
2020-11-04 日访问网站的userid=1,2,5,9。
setbit unique:users:20201104 1 1
setbit unique:users:20201104 2 1
setbit unique:users:20201104 5 1
setbit unique:users:20201104 9 1
2020-11-03 日访问网站的userid=0,1,4,9。
setbit unique:users:20201103 0 1
setbit unique:users:20201103 1 1
setbit unique:users:20201103 4 1
setbit unique:users:20201103 9 1
①计算出两天都访问过网站的用户数量:

bitop and unique:users:and:20201104_03 unique:users:20201103unique:users:20201104

20201104_03表示2020-11-04和2020-11-03这两天都进行了访问

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②计算出任意一天都访问过网站的用户数量(例如月活跃就是类似这种) , 可以使用or求并集:

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3、Bitmaps与set对比

假设网站有1亿用户, 每天独立访问的用户有5千万, 如果每天用集合类型和Bitmaps分别存储活跃用户可以得到下表:

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很明显, 这种情况下使用Bitmaps能节省很多的内存空间, 尤其是随着时间推移节省的内存还是非常可观的:

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但Bitmaps并不是万金油, 假如该网站每天的独立访问用户很少, 例如只有10万(大量的僵尸用户) , 那么两者的对比如下表所示, 很显然, 这时候使用Bitmaps就不太合适了, 因为基本上大部分位都是0。

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二、HyperLogLog

1、简介

在工作当中,我们经常会遇到与统计相关的功能需求,比如统计网站PV(PageView页面访问量),可以使用Redis的incr、incrby轻松实现。

但像UV(UniqueVisitor,独立访客)、独立IP数、搜索记录数等需要去重和计数的问题如何解决?这种求集合中不重复元素个数的问题称为基数问题

解决基数问题有很多种方案:
(1)数据存储在MySQL表中,使用distinct count计算不重复个数
(2)使用Redis提供的hash、set、bitmaps等数据结构来处理
以上的方案结果精确,但随着数据不断增加,导致占用空间越来越大,对于非常大的数据集是不切实际的。

Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法,HyperLogLog 的优点是,在输入元素的数量或者体积非常非常大时,计算基数所需的空间总是固定的、并且是很小的

每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存,就可以计算接近 264 个不同元素的基数。但是,因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数,而不会储存输入元素本身,所以HyperLogLog 不能像集合那样,返回输入的各个元素。

2、命令

2.1 pfadd

(1)格式

pfadd <key>< element> [element ...]   添加指定元素到 HyperLogLog 中

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(2)实例

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将所有元素添加到指定HyperLogLog数据结构中。如果执行命令后HLL估计的近似基数发生变化,则返回1,否则返回0。

2.2 pfcount

(1)格式

pfcount<key> [key ...] 计算HLL的近似基数
可以计算多个HLL,比如用HLL存储每天的UV,计算一周的UV可以使用7天的UV合并计算即可

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(2)实例

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2.3 pfmerge

(1)格式

pfmerge<destkey><sourcekey> [sourcekey ...]  将一个或多个HLL合并后的结果存储在另一个HLL中,
比如每月活跃用户可以使用每天的活跃用户来合并计算可得

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(2)实例

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三、Geospatial

1、简介

Redis 3.2 中增加了对GEO类型的支持。GEO,Geographic,地理信息的缩写。该类型,就是元素的2维坐标,在地图上就是经纬度。redis基于该类型,提供了经纬度设置,查询,范围查询,距离查询,经纬度Hash等常见操作。

2、命令

2.1 geoadd

(1)格式

geoadd<key>< longitude><latitude><member> [longitude latitude member...]   
添加地理位置(经度,纬度,名称)

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(2)实例
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北极和南极无法直接添加,一般会下载城市数据,直接通过 Java 程序一次性导入。

有效的经度从 -180 度到 180 度。有效的纬度从 -85.05112878 度到 85.05112878 度。

当坐标位置超出指定范围时,该命令将会返回一个错误。

已经添加的数据,是无法再次往里面添加的。

2.2 geopos

(1)格式

geopos  <key><member> [member...]  获得指定地区的坐标值

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(2)实例
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2.3 geodist

(1)格式

geodist<key><member1><member2>  [m|km|ft|mi ]  获取两个位置之间的直线距离

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(2)实例
获取两个位置之间的直线距离:

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单位:
m 表示单位为米[默认值]。
km 表示单位为千米。
mi 表示单位为英里。
ft 表示单位为英尺。
如果用户没有显式地指定单位参数, 那么 GEODIST 默认使用米作为单位

2.4 georadius

(1)格式

georadius<key>< longitude><latitude>radius  m|km|ft|mi   
以给定的经纬度为中心,找出某一半径内的元素

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经度 纬度 距离 单位

(2)实例

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