Java實現(xiàn)億級用戶在線狀態(tài)統(tǒng)計的兩種方法

更新時間：2025年05月09日 09:53:21 作者：繁川

本文主要介紹了Java實現(xiàn)億級用戶在線狀態(tài)統(tǒng)計的示例,包括基于總數(shù)的統(tǒng)計方案和基于用戶標識的統(tǒng)計方案,具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下

1. 億級用戶在線場景分析

以 QQ 在線狀態(tài)統(tǒng)計為例，其典型特征包括：數(shù)據(jù)量大、內存占用高、實時性要求高。傳統(tǒng)的解決方案（如在數(shù)據(jù)庫中為每個用戶添加一個在線狀態(tài)字段，上線設為 1，下線設為 0）在這種場景下顯得力不從心。原因如下：

數(shù)據(jù)庫壓力大：頻繁的上、下線操作會導致數(shù)據(jù)庫 IO 壓力劇增。
實時統(tǒng)計困難：頻繁刷新查詢會拖垮數(shù)據(jù)庫性能，難以滿足實時性要求。

因此，我們需要尋找更高效、更適合大規(guī)模場景的解決方案。

2. 解決方案

針對億級用戶在線狀態(tài)統(tǒng)計，常見的解決方案可分為兩類：

2.1 基于總數(shù)的統(tǒng)計方案

通過維護一個總在線人數(shù)計數(shù)器，用戶上線時計數(shù)器加 1，下線時減 1，從而實現(xiàn)在線人數(shù)的統(tǒng)計。

優(yōu)點

實現(xiàn)簡單，效率高。
內存占用少。

缺點

無法精確查詢某個用戶在某個時刻的在線狀態(tài)。
在異常退出應用的情況下，難以實現(xiàn)基于在線監(jiān)測機制的重復下線判斷。

2.2 基于具體用戶詳情的統(tǒng)計方案

將用戶的標識（如 QQ 號）和在線狀態(tài)存儲在集合中，通過集合操作實現(xiàn)統(tǒng)計。

優(yōu)點

統(tǒng)計精準，可以查詢某個用戶在某個時刻的在線狀態(tài)。
在異常退出應用的情況下，可以精準地實現(xiàn)下線用戶的去重功能。

缺點

內存占用大。
效率較低。

3. 具體實現(xiàn)

以下是兩種方案的具體實現(xiàn)方式：

3.1 基于總數(shù)的統(tǒng)計方案

基于總數(shù)的統(tǒng)計可以通過以下兩種方式實現(xiàn)：

3.1.1 基于 Redis 的 incr 和 decr 操作

使用 Redis 的 incr（加 1）和 decr（減 1）操作來維護在線人數(shù)計數(shù)器。用戶上線時調用 incr，下線時調用 decr。

3.1.2 基于 Redis 的 HyperLogLog

Redis 的 HyperLogLog（HLL）是一種高性能的基數(shù)（去重）統(tǒng)計數(shù)據(jù)結構，適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的去重統(tǒng)計。其優(yōu)點是空間占用率極低（僅需 12KB 空間即可統(tǒng)計約 18 億數(shù)據(jù)），但缺點是存在極低的誤差率（約 0.81%）。HLL 的特點如下：

無法移除元素。
適合對誤差容忍度較高的場景。

3.2 基于用戶標識的統(tǒng)計實現(xiàn)

基于用戶標識（如 QQ 號），可以使用 Redis 的 Bitmap（位數(shù)組） 來實現(xiàn)。Bitmap 的結構如下：

每個下標表示一個具體的數(shù)字，值為 1 表示在線，值為 0 表示離線。
例如，10 億個數(shù)字占用的位數(shù)組空間為 10 億 bit = 0.116 GB，空間占用量極小。

具體操作命令

用戶上線：使用 SETBIT 命令將對應位置設為 1。
用戶下線：使用 SETBIT 命令將對應位置設為 0。
判斷用戶是否在線：使用 GETBIT 命令。
統(tǒng)計在線用戶數(shù)：使用 BITCOUNT 命令。

3.3 Spring Boot 中的實現(xiàn)

在 Spring Boot 項目中，可以使用 RedisTemplate 實現(xiàn)用戶的上、下線設置以及在線人數(shù)統(tǒng)計。具體代碼如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class BitmapService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    /**
     * 設置 Bitmap 中的位
     * @param key 鍵
     * @param offset 偏移量
     * @param value 值（0 或 1）
     */
    public void setBit(String key, long offset, boolean value) {
        redisTemplate.opsForValue().setBit(key, offset, value);
    }

    /**
     * 獲取 Bitmap 中的位
     * @param key 鍵
     * @param offset 偏移量
     * @return 位的值（0 或 1）
     */
    public boolean getBit(String key, long offset) {
        return redisTemplate.opsForValue().getBit(key, offset);
    }

    /**
     * 計算 Bitmap 中值為 1 的位的數(shù)量
     * @param key 鍵
     * @return 值為 1 的位的數(shù)量
     */
    public Long bitCount(String key) {
        return redisTemplate.opsForValue().bitCount(key);
    }
}