0、前言

本文所有代码可见 => 【gitee code demo】
本文会涉及 hyperloglog 、GEO、bitmap、布隆过滤器的介绍和业务实践

1、HyperLogLog

1.1、功能

基数统计（去重）

1.2、redis api

命令	作用	案例
PFADD key element [element ...]	添加元素到key	PFADD websiteVisitors 192.168.1.1 PFADD websiteVisitors 192.168.1.2 如果HyperLogLog的内部估计值发生变化，返回1；否则返回0。
PFCOUNT key [key ...]	统计key中的元素数量估算值	PFCOUNT websiteVisitors 返回key中的元素数量估算值
PFMERGE newkey key1 key2 [keyn ...]	合并key到新key	PFMERGE totalVisitors morningVisitors eveningVisitors 把两个不同时段的访客IP统计合并为一个总的统计，无返回值

1.3、与其他去重数据结构的对比

1.3.1、数据量小 hashset

可以精确地计数，存储数量的同时存储了数据本身，数据量大时会消耗大量内存

1.3.2、数据量中 bitmap

精确计数，相比于 hashset空间占用少，数据量大的情况下空间效率和速度不如 hyperloglog

1.3.3、数据量大 hyperloglog

速度快，占用内存小，但有标准偏差（redis默认 0.81）

1.4、实践：统计用户访问量（IP）

1.4.1、模拟用户访问

1.4.2、获取实时用户访问量

2、GEO

2.1、功能

快速存储、处理和查询地理空间数据

在Redis Geo中，每个地理位置都会被编码成一个Geohash值，并以此作为sorted set中的分值

2.2、redis api

命令	作用	案例
GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]	将给定的地理空间位置（经度、纬度和名称）添加到指定的key中	GEOADD city 116.403963 39.915119 "天安门" 116.403414 39.924091 "故宫" 116.024067 40.362639 "长城"
GEODIST key member1 member2 [unit]	计算两个地点之间的距离，默认单位为米	GEODIST city 天安门 长城 km
GEOPOS key member [member ...]	返回经纬度	GEOPOS city 天安门 故宫
GEOHASH key member [member ...]	返回geohash	GEOHASH city 天安门 故宫 长城
GEORADIUS key longitude latitude radius unit [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC/DESC] [STORE key] [STOREDIST key]	查找给定范围内的地点 WITHDIST: 将位置元素与中心之间的距离也一并返回WITHCOORD: 将位置元素的经度和维度也一并返回 COUNT 限定返回的记录数	GEORADIUS city 116.418017 39.914402 10 km withdist withcoord count 10 desc
GEORADIUSBYMEMBER key member radius unit [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASCDESC] [STORE key] [STOREDIST key]	同上	GEORADIUS city 天安门 10 km withdist withcoord count 10 desc

2.3、实践：附近酒店推送

通过 java api 操作 Redis GEO

代码 demo

3、bitmap

3.1、功能

由0和1状态表现的二进制bit数组，用于状态统计，如 打卡、签到

3.2、redis api

命令	作用	案例
SETBIT key offset value	设置Bitmap中指定位置的位值	SETBIT mybitmap 5 1
GETBIT key offset	获取Bitmap中指定位置的位值	GETBIT mybitmap 5
BITCOUNT key [start end]	计算Bitmap中设置为1的位的数量	BITCOUNT mybitmap
BITPOS key bit [start] [end]	找到Bitmap中第一个设置为0或1的位的位置	BITPOS mybitmap 1
BITOP operation destkey key [key ...]	对一个或多个Bitmap进行AND、OR、XOR和NOT操作	BITOP AND destkey bitmap1 bitmap2

3.3、案例：签到功能

4、布隆过滤器 ：bloom filter

4.1、原理

一个大型位数组和几个不同的均匀分布hash函数。用来判断某个数据是否存在

4.2、布隆过滤器误判率&为什么不建议删除key

因为布隆过滤器的每一个 bit 并不是独占的，很有可能多个元素共享了某一位

查询时，key-1的bit位可能被别的key置为1了

删除时，将key对应bit位置为0，可能导致其他映射到该位置的key也被删除

总结：布隆过滤器可以添加元素，但是不能删除元素。因为删掉元素会导致误判率增加

4.3、案例：手写布隆过滤器防止缓存穿透

过滤器只过滤读操作

过滤器业务流程

过滤器业务代码

拦截了不存在的用户请求，防止了用户查询相关的缓存穿透

布隆过滤器实现