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这一篇文章主要是记录布隆过滤器的使用和认识 主要参考了如下的blog https://blog.csdn.net/weixin_42972832/article/details/131211665 他讲的还不错
简单的来说,布隆过滤器,实际上就像是一个集合,拿redis的key来举例来说,布隆过滤器的设置就是去过滤不属于redi…布隆过滤器
这一篇文章主要是记录布隆过滤器的使用和认识 主要参考了如下的blog https://blog.csdn.net/weixin_42972832/article/details/131211665 他讲的还不错
简单的来说,布隆过滤器,实际上就像是一个集合,拿redis的key来举例来说,布隆过滤器的设置就是去过滤不属于redis key集合的key,这个方法还算挺有效的
原理初探
我理解到,布隆过滤器,底层就是利用hash函数
首先布隆过滤器一般是bitmap 传来一个key,通过几个hash函数,生成几个index的位置, 然后一个一个去查这几个index位置上的bitmap,是否都是1,如果都是1,那么就说明这个key存在于这个集合中,那我们就要放行
这里的算法其实应该是多种多样,但是万变不离其中,就是使用hash匹配
其实很好理解拉,不能懂! 问题 误判的问题
这里学过hash函数的很容易想到,这里可能会发生hash碰撞,如果一个key,他刚好等于已经存在的key的hash的化,就会发生hash碰撞,这就是会发生误判的理由
但是可以知道的是,如果说,过滤之后不在集合里边,那么就说名集合里边一定没有这个key,这个原理大家基本都懂,hash一般是不可逆的, 布隆过滤器: 不存在一定不存在,存在有可能存在,有可能不存在,有误判的可能
不能删除的问题
因为布隆过滤器底层是多个hash共享数组的位置的,所以如果说,我们要删除某个key的化,就会影响到别人,所以布隆过滤器就是不能删除,只能重构
由于重构引出的问题就是,有可能重构的成本太大了,你有1亿条数据要重构,这成本太高了
手动实现
我这里的手动实现也是参考他的博客来看的,算是最简单的 先来看工具类 import com.hmdp.filter.BloomFilterInit;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;Slf4j
Component
public class CheckUtils {Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;/*** 布隆过滤器校验** param key* return boolean* author hc* date 2023/6/15 11:42*/public boolean checkData(String key) {int abs Math.abs(key.hashCode());long index (long) (abs % Math.pow(2, 32));return redisTemplate.opsForValue().getBit(BloomFilterInit.WHITELIST_USER_KRY, index);}/*** 获取偏移量* param key* return long* author hc* date 2023/6/15 17:19*/public long getOffsetId(String key) {int abs Math.abs(key.hashCode());return getIndex(abs);}/*** 计算偏移量** param abs* return java.lang.Long* author hc* date 2023/6/15 16:25*/public long getIndex(int abs) {if (0 abs) {return 0L;}return (long) (abs % Math.pow(2, 32));}
}因为这里使用最简单的方法,所以直接就用java的hashCode方法得到hash值,然后这里的bitmap 我的容量大小是2的32次方
看这个工具类,也很好理解 生成index,就是hash值 % 2 ^32
就是这里的checkData比较特殊一点,先是获得index的位置,然后去redis中的bitmap中查找,如果有返回true,没有返回false controller 测试类 RestController
RequestMapping(/bloom)
public class BloomFilterController {Autowiredprivate BloomFilterService bloomFilterService;GetMapping(/add)public void addUser(String phone) {bloomFilterService.addUser(phone);}GetMapping(/query/{id})public void queryUser(PathVariable Long id) {bloomFilterService.queryUser(id);}
}一个添加用户 一个查用户
public interface BloomFilterService {void addUser(String phone);User queryUser(Long id);
}实现类 Slf4j
Service
public class BloomFilterServiceImpl implements BloomFilterService {private static final String CACHE_KEY_USER user:;Resourceprivate CheckUtils checkUtils;Resourceprivate RedisTemplate redisTemplate;Autowiredprivate IUserService userService;Autowiredprivate RedisCache redisCache;public void addUser(String phone) {//返回idUser user BeanUtil.copyProperties(UserDTO.builder().nickName().build(), User.class);userService.save(user.setPhone(phone));// 这里可以开启一个异步线程在事务提交之后再进行操作if (user.getId() 0) {String key CACHE_KEY_USER String.valueOf(user.getId());//计算index位置long index checkUtils.getOffsetId(key);// redis的数据都需要使用统一的json工具转成json格式后放入redisCache.setCacheObject(key,user);redisTemplate.opsForValue().setBit(BloomFilterInit.WHITELIST_USER_KRY, index, Boolean.TRUE);log.info(新增用户信息|用户key:{}|布隆过滤器偏移量:{}, key, index);}}public User queryUser(Long id) {if (id 0) {log.info(获取用户信息|用户id异常,异常id:{}, id);return null;}String key CACHE_KEY_USER.concat(String.valueOf(id));boolean checkData checkUtils.checkData(key);if (!checkData) {log.info(获取用户信息|用户id不存在,异常id:{}, id);return null;}//布尔过滤通过了!User user redisCache.getCacheObject(key);log.info(用户信息 {},user);//如果他为空if(Objects.isNull(user)) {return null;}return user;}}我来先说这里的addUser的逻辑 首先是直接到数据库中,存数据,这里的数据库的操作,可以自行换一个数据库,只要有id的就行
然后就是存redis的过程 先是获得redis的key 这里的key 拼接是这样 user: id 然后是获得index的位置,这个也是bitmap中的index
存redis user用户 存redis bitmap 设置为1 queryUser 先是获得key,先去查布隆过滤器,布隆过滤器的checkData 这里的查找也是和设置bitmap的时候也是一样,就是去查找bitmap 在index位置是否是1 如果通过,说明集合里边有他,就说明成功
测试
先添加用户
redis的样子 然后我们去查1017是否存在 从这里看是存在的
我们再去查1000 是否存在 这样就实现了简单的布隆过滤器
总结
总结来看,我这个小布隆过滤器,只有2^32个位置,而且还只是看一位的,所以蛮粗糙的,但是不妨碍我们理解布隆过滤器,不管他多复杂,思想都是一样的,都要去做hash的运算,算位置,比较位置,就没了
