作者 / 以码为梯

排版 / 以码为梯

文章字数 / 2679

阅读时长 / 10分钟

希望大家可以从本文有所收获，文末有惊喜！！！[666]

在介绍了Redis中Strings、Lists、Hash、Set、Sorted SET相关命令之后，我们在这篇文章中继续学习Redis中的另一个数据结构Bitmaps。

Bitmaps其实不是一个真实的数据类型，它只是定义在String类型上的一系列的面向位的操作。因为Redis中String类型的最大长度512M，转换成为位之后，位的最大长度为 2^32(512*1024*1024*8)。

理解字符转换位数组

在理解的时候需要一定要清晰地记住是字符而不是数字，尤其是在遇到数字型的字符。

比如字符4的ASCII码的值为51，转换为二进制为00110100 ，字符2的ASCII码值为50，转换为二进制为00110010 。因此使用如下命令设置42时，其对应的位数组为0011010000110010。

SET val 42

在例如汉字“哈”对应的十六进制为e59388，在使用如下命令控制台显示的值"\xe5\x93\x88”，对应的位数组为111001011001001110001000。

set chinese 哈
get chinese

bitmap相关命令

bitmap对应的命令包括设置和获取某个索引上的位值（0或1）、获取位数组中值为1的个数、获取第一个设定为0或者1的索引、多个键之间的位操作（AND, OR, XOR、NOT）。

设置和获取某个索引上的位（0或1）

Redis中使用SETBIT、GETBIT两个命令来设置和获取索引位置的位。两个命令的语法如下：

SETBIT key offset value
GETBIT key offset

对于命令SETBIT，offset 可以是0~2^32之间的任何值，命令返回索引位置原先的位值。在调用SETBIT命令时，字符串会增长以确保offset指定的位置能够在指定的位置设置位值，增长的部分被设置为0（也就是说在字符串为空时，offset为3，value为1，那么命令执行之后为0001）。

以字符串42为例，42对应的位数组为0011010000110010，那么只需要在索引2、3、5、10、11、14处设置位为1即可。

命令GETBIT主要是根据索引获取对应位置的位值，当指定的索引超出最大的长度时，命令假设超出的部分为连续的0，命令返回0。当键不存在时该命令也返回0。

获取位数组中值为1的个数

Redis中使用BITCOUNT来获取位数组中1的个数，命令的语法如下：

BITCOUNT key [start end]

默认情况下，所有的字节都会被判断，但是也可以使用start和end两个参数来限定字节范围（这里指的是字节范围）。start和end两个参数可以为正也可以为负（参数为正数时0为第一个字节，1表示第二个字节；参数为负数时-1表示最后一个字节，-2表示倒数第二个字节）。

以字符串42为例，42对应的位数组为0011010000110010，其中包含的1为6个，但是如果限定字节为第二个字节，那么只包含3个1。

获取第一个设定为0或者1的索引

Redis中使用BITPOS来获取位数组中第一个为0或者1的索引。命令的语法如下：

BITPOS key bit [start [end]]

默认情况下，所有的字节都会参与判断。start和end两个参数跟命令BITCOUNT中的用法一样。

命令BITPOS的返回值有如下几种情况：

当参数bit为1，但是字符串为空字符串后者都是0组成的，则返回-1。

当参数bit为0，但是字符串对应的位所有的值都为1时，命令返回最后一个1的右边一位。也就是说如果插入三个0xff(11111111)，那么在获取0第一次出现的索引时就返回24。

当参数bit为0，且没有指定范围或者范围只指定了start，命令会认为字符串右侧拼接了一个0并返回该位置的索引。如果命令指定了start和end，在没有找到值为1的位时命令返回-1。其实这也很好理解，当没有指定返回后者指定了开始范围时，依然是可以在末尾拼接一个0；但是如果两边都指定了范围，那么就不好去假设在end后拼接一个0，这时候如果没有0就返回-1。

BITFIELD命令（建议仔细阅读！！！）

该命令会把Redis字符串当作位数组，并能对变长位宽和任意未对齐字节的指定整型位域进行寻址。

通过该命令可以完成以下工作：

1. 在位偏移量为 offset 处设置有符号 /无符号整数。
2. 从偏移量 offset处检索一个 n 位有/无符号整数。
3. 增加或减少特定的int数值。
4. 在修改值时设定溢出策略。

该命令的语法如下：

BITFIELD key
[GET type offset] 
[SET type offset value]
[INCRBY type offset increment]
[OVERFLOW WRAP|SAT|FAIL]

命令里面有子命令GET type offset、SET type offset value、INCRBY type offset increment。子命令中的type的为最大可以到带符号的64位整数（以i开头）和不带符号的63位整数（以u开头）。下面我们还是以42(0011010000110010)来进行演示。

GET type offset

// 从第二位开始获取2个位（11），结果为有符号数-1
GET i2 2 
//从第二位开始获取2个位（11），结果为无符号数3
GET u2 2

SET type offset value

//从第0位开始，接下来8个位用无符号数64（@）替换
BITFIELD str42 set u8 0 64

INCRBY type offset increment

//从第0位开始，接下来8个位加上无符号数1（@变成A）
BITFIELD str42 incrby u8 0 1
//从第0位开始，接下来8个位减去无符号数1（A变成@）
BITFIELD str42 incrby u8 0 -1

[OVERFLOW WRAP|SAT|FAIL]

该选项用于在值溢出时做处理，因此该选项只能跟SET和INCRY两个子命令一起使用。

WRAP（在溢出做折返操作-默认配置）

// 例如在类型为u8时，值设置为255+1=256时，值变为0；
// 值设置为255+1+33=289时，值为33（!的ASCII码）。
BITFIELD str42 set u8 0 289

// 在类型为i8时，值设置为127+1=128时，值变为-128；
// 值设置为127+1+128+33=289时，值为33（!的ASCII码）
BITFIELD str42 set i8 0 289

SAT（在下溢出时取最小值，在上溢出时取最大值）

// 有符号整数最大值为127，
// 设置129时溢出策略选SAT，值依然为127
BITFIELD str42 OVERFLOW SAT set i8 0 129

// 有符号整数最小值为0，
// 减去1时溢出策略选SAT，值依然为0
BITFIELD str42 OVERFLOW SAT set u8 0 0
BITFIELD str42 OVERFLOW SAT incrby u8 0 -1

FAIL（在下溢出时返回nil，值不变化）

BITFIELD str42 OVERFLOW fail set i8 0 129      // nil
BITFIELD str42 OVERFLOW fail incrby u8 0 -128  // nil

多个键之间的AND、 OR、XOR、NOT操作

Redis中使用BITOP命令来完成AND、 OR、XOR、NOT四个位操作。命令的语法如下：

BITOP operation destkey key [key …]

AND：有0时结果为0，全为1时结果为1

OR：有1时结果为1，全为0时结果为0

NOT：有1出0，有0出1

XOR：相同取0，不同取1

// 以a(01100001 )、b(01100010 )为例
// 01100001 AND 01100010 = 01100000(` )
BITOP AND resultand a b
// 01100001 OR 01100010 = 01100011(C )
BITOP OR resultor a b
// 01100001 XOR 01100010 = 00000011(\x03)
BITOP XOR resultxor a b
// NOT 01100001 = 10011110(\x9e)
BITOP NOT resultnot a

到这里REDIS中Bitmaps相关的命令就已经介绍完了，很高兴大家能读到这里，希望本文对大家有所帮助，建议仔细阅读BITFIELD部分！！！。

经过之前的几篇文章，已经介绍了Redis中主要的数据类型相关的命令，在写文章的同时也整理了一份思维导图，评论转发让我知道你的存在，然后奉上一份热乎乎的思维导图。

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