用户刷题记录日历——签到表功能实现

MySQL实现

在数据库中设计一张签到表，记录用户每次签到的日期及其他相关信息。然后通过时间范围查询得到用户的签到记录。

CREATE TABLE user_sign_in (id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,  -- 主键，自动递增userId BIGINT NOT NULL,               -- 用户ID，关联用户表signDate DATE NOT NULL,            -- 签到日期createdTime TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,  -- 记录创建时间UNIQUE KEY uq_user_date (userId, signDate)  -- 用户ID和签到日期的唯一性约束
);

通过唯一索引，可以确保同一用户在同一天内只能签到一次。v7MVXjmkYSVF6bWEkbEtbK7rqOSiRVZrvgDMFuqdQNE=

通过下面的 SQL 即可查询用户的签到记录：

SELECT signDate FROM user_sign_in 
WHERE userId = ? AND signDate BETWEEN ？AND ?;

分析：

优点：原理简单，容易实现，适用于用户量较小的系统。

缺点：

1、存储空间占用大

字段名	数据类型	估算空间	说明
id	BIGINT	8 字节	主键，自增
userId	BIGINT	8 字节	用户ID
signDate	DATE	3 字节	日期：YYYY-MM-DD
createdTime	TIMESTAMP	4 字节	时间戳（支持秒级精度）

如果存储 100 万个用户，365天的签到记录，需要 100 万× 365 × 40字节 = 14GB

随着用户量和数据量增大，对数据库的压力增大，直接查询数据库性能较差。除了单接口的响应会增加，可能整个系统都会被其拖垮。

基于缓存 Redis Set

可以利用内存缓存加速读写，常用的本地缓存是 Caffeine，分布式缓存是 Redis。

由于每个用户会有多个签到记录，很适合使用 Redis 的 Set 类型存储，每个用户对应一个键，Set 内的每个元素为签到的具体日期

Redis Key 的设计为：user:signins:{userId}

其中：

1. user 是业务领域前缀
2. signins 是具体操作或功能
3. {userId} 表示每个用户，是动态值

如果 Redis 被多个项目公用，还可以在开头增加项目前缀区分，比如 interviewPal:user:signins:{userId}。

具体示例如下，可以使用 Redis 命令行工具添加值到集合中：

SADD user:signins:123 "2024-09-01"
SADD user:signins:123 "2024-09-02"

使用命令查找集合中的值：

SMEMBERS user:signins:123

优点：Set 数据结构天然支持去重，适合存储和检索打卡记录。

存储 100 万个用户 的 365 天 签到记录，使用 Redis 集合类型来存储每个用户的签到信息，每个用户需要大约 1880 字节（365 × 4字节）的空间，总共需要大约 1.88GB 的内存空间，相比数据库节约了 10 倍左右。

Bitmap 位图

Bitmap 位图，是一种使用位（bit）来表示数据的 紧凑 数据结构。每个位可以存储两个值：0 或 1，常用于表示某种状态或标志。因为每个位仅占用 1 位内存，Bitmap 在大规模存储二值数据（如布尔值）时，非常高效且节约空间。

核心思想：与其存储用户签到的具体日期，不如存储用户在今年的第 N 天是否签到

2024-01-01 => 1（第一天）
2024-01-03 => 3（第三天）

使用位图类型存储，每个用户对应一个键，Bitmap 的 每一位 来表示用户在 某一天 是否打卡。

把 int 优化成用 bit 存储，那么占用的空间可以优化 32 倍！假设原先占用的大小需要 32 G，那么改造后仅需 1 G

对于刷题签到记录场景，一个用户存储一年的数据仅需占用 46 字节，因为 46 * 8 = 368，能覆盖 365 天的记录。那一百万用户也才占用 43.8 MB，相比于 Redis Set 结构节约了 40 多倍存储空间！

Redis Key 的设计为：user:signins:{年份}:{userId}

设置某一个 bit 值的命令如下：

-- 表示用户在第 240 天打卡
SETBIT user:signins:2024:123 240 1
-- 表示用户在第 241 天打卡
SETBIT user:signins:2024:123 241 1

查询某一个 bit 值的命令：

GETBIT user:signins:2024:123 240