Redis的3大特殊数据类型(1)-BitMap

BitMap(位图/位数组)是Redis2.2.0版本中引入的一种新数据类型,该数据类型本质是一个仅含0和1的二进制字符串。因此可以把 Bitmap 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 Bitmap 中叫做偏移量 offset,bitmap默认值都为0.
在这里插入图片描述
BitMap底层实际上使用字符串来存储,由于 Redis 中字符串的最大长度是 512 MB字节,所以 BitMap 的偏移量 offset 值也是有上限的,其最大值是:8 * 1024 * 1024 * 512 = 2^32(4G)。
由于 Redis中字符串的末尾都要存储一位分隔符,所以实际上 BitMap 的偏移量 offset 值上限是:2^32-1。

1.SETBIT key offset value

SETBIT 用来设置 key 对应第 offset 位的值(offset 从 0 开始算),可以设置为 0 或者 1。当指定的 KEY 不存在时,会自动生成一个新的字符串值。

127.0.0.1:6379> setbit isSign 0 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 1 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 2 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 3 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 4 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 5 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 6 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit isSign 7 0

在这里插入图片描述

2.getbit key offset

获取 key 对应第 offset 位的值(offset 从 0 开始算)

127.0.0.1:6379> getbit isSign 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit isSign 3
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit isSign 6
(integer) 1

在这里插入图片描述

3.BITCOUNT key [ start end [ BYTE | BIT]]

用来计算指定 key 对应字符串中,被设置为 1 的 bit 位的数量。一般情况下,字符串中所有 bit 位都会参与计数,我们可以通过 start 或 end 参数来指定一定范围内被设置为 1 的 bit 位的数量。start 和 end 参数的设置和 GETRANGE 命令类似,都可以使用负数:比如 -1 表示最后一个位,而 -2 表示倒数第二个位等。
从 Redis 7.0.0 开始支持 BYTE 或者 BIT 选项

127.0.0.1:6379> bitcount isSign
(integer) 2
127.0.0.1:6379> bitcount isSign 0 -1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> bitcount isSign 0 3
(integer) 2

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4.BITOP operation destkey key [key …]

BITOP 是一个复合操作,支持在多个 key 之间执行按位运算并将结果存储在 destkey 指定的 key 中。BITOP 命令支持四种按位运算:AND(交集)、OR(并集)、XOR(异或) 和 NOT(非):

  • and: 与运算符(&) 两个同时为1,结果为1,否则为0
  • or: 或运算(|) 一个为1,其值为1
  • not: 取反(0110 0001 NOT: 1001 1110)
  • xor: 异或运算,值不同为1,否则为0
 127.0.0.1:6379> bitop and myop sign isSign
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit myop 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit myop 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit myop 7
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitop or myop sign isSign
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit myop 6
(integer) 1

在这里插入图片描述

5.BITPOS key bit [ start [ end [ BYTE | BIT]]]

用来计算指定 key 对应字符串中,第一位为 1 或者 0 的 offset 位置。除此之外,BITPOS 也有两个选项 start 和 end,跟 BITCOUNT 一样。
BYTE、BIT 这两个选项从 7.0.0 版本开始才能使用。

127.0.0.1:6379> bitpos isSign 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> getbit isSign 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> bitpos isSign 1 0 -1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> getbit isSign 6
(integer) 1
127.0.0.1:6379> bitpos isSign 1 2
(integer) -1
127.0.0.1:6379> bitpos isSign 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit isSign 0
(integer) 0

在这里插入图片描述

6.总结

BitMap常用来进行大数据量的二值统计,如疫情期间的感染情况(阳/阴),员工的考勤打卡签到(已打卡/未打卡),图像的二值化(黑/白),用户的活跃情况(活跃/不活跃),总统竞选投票支持情况(支持/不支持)…

### Redis 支持的数据类型 Redis 是一种高性能的键值对数据库,支持丰富的数据结构。根据已知的信息[^4],Redis 主要支持以下几种数据类型: #### 1. 字符串(String) 这是 Redis 最基本的数据类型,一个键对应一个值。字符串可以存储文本或二进制数据,具有二进制安全性,意味着它可以存储任何形式的数据,例如图片、音频等。此外,字符串的最长度限制为 512 MB。 #### 2. 列表(List) 列表是一个有序的字符串集合,允许重复值。它可以通过命令从头部或尾部添加元素、获取特定索引位置的元素以及删除元素等。 #### 3. 集合(Set) 集合是一个无序的字符串集合,不允许重复值。常见的操作包括添加元素、删除元素、查找元素以及执行集合运算(如交集、并集、差集)。 #### 4. 有序集合(Sorted Set) 有序集合类似于普通的集合,但它为每个成员关联了一个分数(score),从而能够按照分数排序。常见操作有添加带分值的元素、按分值范围获取元素等。 #### 5. 散列(Hash) 散列是一个键值对集合,其中每个键都映射到一个值。这种数据类型适合表示对象属性及其对应的值。常用的命令涉及设置字段值、获取字段值、删除字段等。 除了以上五种核心数据类型外,Redis 还额外提供了一些特殊用途的数据类型[^4]: #### 6. 位图(Bitmap) 位图是一种特殊的字符串形式,每一位都可以被独立地设置为 `0` 或 `1`,常用于高效的空间利用场景下记录布尔状态信息。 #### 7. 地理空间(Geospatial) 此功能允许用户存储地理坐标并通过半径搜索等方式查询附近的地点或其他相关地理信息。 综上所述,虽然传统意义上认为 Redis 提供了 **五个基础数据类型**,但如果考虑更广泛的功能定义,则至少涵盖了七类不同的数据组织方式。 ```python # 示例代码展示如何创建不同类型的 Redis 数据 import redis r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, decode_responses=True) # 设置 String 类型 r.set('name', 'Alice') # 创建 List 类型 r.lpush('languages', 'Python') r.rpush('languages', 'JavaScript') # 使用 Set 类型 r.sadd('fruits', 'apple', 'banana', 'cherry') # 定义 Hash 表 r.hset('user:1000', mapping={'name': 'Bob', 'age': 25}) # 增加 Sorted Set 成员 r.zadd('scores', {'player1': 10, 'player2': 15}) ```
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