Redis之HyperLogLog类型解读

旧城等待， 2023-10-15 08:20 82阅读 0赞

**目录**

基本介绍

基本命令

pfadd

pfcount

pgmerge

统计访客应用场景

什么是UV、PV、DAU、MAU

场景说明

java代码示例

--------------------

#### 基本介绍 ####

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。

在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。

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。

> 基数是什么?
> 
> 比如数据集 \{1, 3, 5, 7, 5, 7, 8\}， 那么这个数据集的基数集为 \{1, 3, 5 ,7, 8\}, 基数(不重复元素)为5。 基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。

去重复统计功能的基数估计算法-就是HyperLogLog(用于统计一个集合中不重复的元素个数,就是对集合去重复后剩余元素的计算) ，需要注意存在误差（准确率来换取空间,误差仅仅只是0.81%左右）

> 全集i=\{1,2,3,4,5,6,7,8,8,9,9,5\}  
> 去掉重复的内容  
> 基数=\{1,2,3,4,5,6,7,8,9\}

#### 基本命令 ####

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>序号</th> 
   <th>命令及描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td><a href="https://www.redis.net.cn/order/3629.html" title="PFADD key element [element ...]" rel="nofollow">PFADD key element [element ...]</a>&nbsp;添加指定元素到 HyperLogLog 中。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td><a href="https://www.redis.net.cn/order/3630.html" title="PFCOUNT key [key ...]" rel="nofollow">PFCOUNT key [key ...]</a>&nbsp;返回给定 HyperLogLog 的基数估算值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td><a href="https://www.redis.net.cn/order/3631.html" title="PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]" rel="nofollow">PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]</a>&nbsp;将多个 HyperLogLog 合并为一个 HyperLogLog</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### pfadd #####

Pfadd 命令将所有元素参数添加到 HyperLogLog 数据结构中。

redis> PFADD mykey a b c d e f g h i j
    (integer) 1
    
    redis> PFCOUNT mykey
    (integer) 10

> 返回值：整型，如果至少有个元素被添加返回 1，否则返回 0。

##### pfcount #####

Pfcount 命令返回给定 HyperLogLog 的基数估算值。

> 语法：PFCOUNT key \[key ...\]

redis> PFADD hll foo bar zap
    (integer) 1
    
    redis> PFADD hll zap zap zap
    (integer) 0
    
    redis> PFADD hll foo bar
    (integer) 0
    
    redis> PFCOUNT hll
    (integer) 3
    
    redis> PFADD some-other-hll 1 2 3
    (integer) 1
    
    redis> PFCOUNT hll some-other-hll
    (integer) 6

> 返回值：整数，返回给定 HyperLogLog 的基数值，如果多个 HyperLogLog 则返回基数估值之和。

##### pgmerge #####

Pgmerge 命令将多个 HyperLogLog 合并为一个 HyperLogLog ，合并后的 HyperLogLog 的基数估算值是通过对所有 给定 HyperLogLog 进行并集计算得出的。

redis> PFADD hll1 foo bar zap a
    (integer) 1
    
    redis> PFADD hll2 a b c foo
    (integer) 1
    
    redis> PFMERGE hll3 hll1 hll2
    OK
    
    redis> PFCOUNT hll3
    (integer) 6

> 返回值：返回 OK。

#### 统计访客应用场景 ####

##### 什么是UV、PV、DAU、MAU #####

①. UV:Unique Visitor,独立访客,一般理解为客户端IP(需要去重考虑)

②. PV:Page View,页面浏览量(不用去重)

③. DAU:日活跃用户量(登录或者使用了某个产品的用户数(去重复登录的用户))

④. MAU:MonthIy Active User,月活跃用户量

##### 场景说明 #####

淘宝、天猫首页的UV,平均每天是1~1.5个亿左右

每天存1.5个亿的IP,访问者来了后先去查是否存在,不存在加入

一个用户一天内的多次访问只能算作一次

##### java代码示例 #####

@Service
    @Slf4j
    public class HyperLogLogService {
        @Resource
        private RedisTemplate redisTemplate;
    
        /**
         * 模拟有用户来点击首页,每个用户就是不同的ip,不重复记录,重复不记录
         */
        @PostConstruct
        public void init() {
            log.info("------模拟后台有用户点击,每个用户ip不同");
            //自己启动线程模拟,实际上产不是线程
            new Thread(() -> {
                String ip = null;
                for (int i = 1; i <=200; i++) {
                    Random random = new Random();
                    ip = random.nextInt(255)+"."+random.nextInt(255)+"."+random.nextInt(255)+"."+random.nextInt(255);
    
                    Long hll = redisTemplate.opsForHyperLogLog().add("hll", ip);
                    log.info("ip={},该ip访问过的次数={}",ip,hll);
                    //暂停3秒钟线程
                    try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
                }
            },"t1").start();
        }
    }

@RestController
    @Slf4j
    public class HyperLogLogController {
    
        @Resource
        private RedisTemplate redisTemplate;
    
        @ApiOperation("获得ip去重复后的首页访问量,总数统计")
        @RequestMapping(value = "/uv",method = RequestMethod.GET)
        public long uv() {
            //pfcount
            return redisTemplate.opsForHyperLogLog().size("hll");
        }
    }

> 通过牺牲准确率来换取空间,对于不要求绝对准确率的场景下可以使用,因为概率算法不直接存储数据本身 通过一定的概率统计方法预估基数值,同时保证误差在一定范围内,由于又不储存数据故此可以大大节约内存 HyperLogLog就是一种概率算法的实现