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基于Google Guava之BloomFilter的Redis的重構(親測不可用到生產環境,錯誤率太高)

2020-10-01 20:21:27 後端開發

對另一篇博客代碼的補充,

原博是誰不知道,參考博文:https://segmentfault.com/a/1190000012620152

 

不再基于jedis,改用redisTemplate,跑了幾次,發現確實可以動態擴容,原博牛逼!!!

RedisBloomFilter.java

package com.ylzinfo.ehc.server.bloomFilter.redis;

import com.google.common.base.Predicate;
import com.google.common.hash.Funnel;
import org.checkerframework.checker.nullness.qual.Nullable;

import java.io.Serializable;

import static com.google.common.base.Preconditions.checkArgument;
import static com.google.common.base.Preconditions.checkNotNull;

/**
 * @Auther: syh
 * @Date: 2020/7/10
 * @Description: 基于redis和guava的bloomFilter
 */
public class RedisBloomFilter<T> implements Predicate<T>, Serializable {

    private final RedisBitmaps bits;
    private final int numHashFunctions;
    private final Funnel<? super T> funnel;
    private final RedisBloomFilter.Strategy strategy;

    private RedisBloomFilter(
            RedisBitmaps bits, int numHashFunctions, Funnel<? super T> funnel, RedisBloomFilter.Strategy strategy) {
        checkArgument(numHashFunctions > 0, "numHashFunctions (%s) must be > 0", numHashFunctions);
        checkArgument(
                numHashFunctions <= 255, "numHashFunctions (%s) must be <= 255", numHashFunctions);
        this.bits = checkNotNull(bits);
        this.numHashFunctions = numHashFunctions;
        this.funnel = checkNotNull(funnel);
        this.strategy = checkNotNull(strategy);
    }

    public static <T> RedisBloomFilter create(Funnel<? super T> funnel, int expectedInsertions, double fpp) {
        return create(funnel, (long) expectedInsertions, fpp);
    }

    public static <T> RedisBloomFilter<T> create(
            Funnel<? super T> funnel, long expectedInsertions, double fpp) {
        return create(funnel, expectedInsertions, fpp, RedisBloomFilterStrategies.MURMUR128_MITZ_64);
    }

    static <T> RedisBloomFilter<T> create(
            Funnel<? super T> funnel, long expectedInsertions, double fpp, RedisBloomFilter.Strategy strategy) {
        checkNotNull(funnel);
        checkArgument(
                expectedInsertions >= 0, "Expected insertions (%s) must be >= 0", expectedInsertions);
        checkArgument(fpp > 0.0, "False positive probability (%s) must be > 0.0", fpp);
        checkArgument(fpp < 1.0, "False positive probability (%s) must be < 1.0", fpp);
        checkNotNull(strategy);

        if (expectedInsertions == 0) {
            expectedInsertions = 1;
        }

        long numBits = optimalNumOfBits(expectedInsertions, fpp);
        int numHashFunctions = optimalNumOfHashFunctions(expectedInsertions, numBits);
        try {
            return new RedisBloomFilter<T>(new RedisBitmaps(numBits), numHashFunctions, funnel, strategy);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            throw new IllegalArgumentException("Could not create BloomFilter of " + numBits + " bits", e);
        }
    }

    @Override
    public boolean apply(@Nullable T input) {
        return mightContain(input);
    }

    public boolean put(T object) {
        return strategy.put(object, funnel, numHashFunctions, bits);
    }

    public boolean mightContain(T object) {
        return strategy.mightContain(object, funnel, numHashFunctions, bits);
    }

    static long optimalNumOfBits(long n, double p) {
        if (p == 0) {
            p = Double.MIN_VALUE;
        }
        return (long) (-n * Math.log(p) / (Math.log(2) * Math.log(2)));
    }

    static int optimalNumOfHashFunctions(long n, long m) {
        return Math.max(1, (int) Math.round((double) m / n * Math.log(2)));
    }

    interface Strategy extends Serializable {
        <T> boolean put(T object, Funnel<? super T> funnel, int numHashFunctions, RedisBitmaps bits);

        <T> boolean mightContain(T object, Funnel<? super T> funnel, int numHashFunctions, RedisBitmaps bits);

        int ordinal();
    }
}

  

RedisBloomFilterStrategies.java

package com.ylzinfo.ehc.server.bloomFilter.redis;

import com.google.common.hash.Funnel;
import com.google.common.hash.Hashing;
import com.google.common.primitives.Longs;

/**
 * @Auther: syh
 * @Date: 2020/7/10
 * @Description:
 */
public enum RedisBloomFilterStrategies implements RedisBloomFilter.Strategy {

    MURMUR128_MITZ_64() {
        @Override
        public <T> boolean put(T object, Funnel<? super T> funnel, int numHashFunctions, RedisBitmaps bits) {
            long bitSize = bits.bitSize();
            byte[] bytes = Hashing.murmur3_128().hashObject(object, funnel).asBytes();
            long hash1 = lowerEight(bytes);
            long hash2 = upperEight(bytes);

            boolean bitsChanged = false;
            long combinedHash = hash1;

            long[] offsets = new long[numHashFunctions];
            for (int i = 0; i < numHashFunctions; i++) {
                offsets[i] = (combinedHash & Long.MAX_VALUE) % bitSize;
                combinedHash += hash2;
            }
            bitsChanged = bits.set(offsets);
            bits.ensureCapacityInternal();//自動擴容
            return bitsChanged;
        }

        @Override
        public <T> boolean mightContain(T object, Funnel<? super T> funnel, int numHashFunctions, RedisBitmaps bits) {
            long bitSize = bits.bitSize();
            byte[] bytes = Hashing.murmur3_128().hashObject(object, funnel).asBytes();
            long hash1 = lowerEight(bytes);
            long hash2 = upperEight(bytes);
            long combinedHash = hash1;

            long[] offsets = new long[numHashFunctions];
            for (int i = 0; i < numHashFunctions; i++) {
                offsets[i] = (combinedHash & Long.MAX_VALUE) % bitSize;
                combinedHash += hash2;
            }
            return bits.get(offsets);
        }

        private /* static */ long lowerEight(byte[] bytes) {
            return Longs.fromBytes(
                    bytes[7], bytes[6], bytes[5], bytes[4], bytes[3], bytes[2], bytes[1], bytes[0]);
        }

        private /* static */ long upperEight(byte[] bytes) {
            return Longs.fromBytes(
                    bytes[15], bytes[14], bytes[13], bytes[12], bytes[11], bytes[10], bytes[9], bytes[8]);
        }
    }
}

  

RedisBitmaps.java

package com.ylzinfo.ehc.server.bloomFilter.redis;

import com.google.common.math.LongMath;
import com.google.common.primitives.Longs;

import java.math.RoundingMode;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.LongStream;

/**
 * @Auther: syh
 * @Date: 2020/7/10
 * @Description:
 */
public class RedisBitmaps {

    private static final String BASE_KEY = "bloomfilter";
    private static final String CURSOR = "cursor";
    private long bitSize;

    RedisBitmaps(long bits) {

        this.bitSize = LongMath.divide(bits, 64, RoundingMode.CEILING) * Long.SIZE;//位陣列的長度,相當于n個long的長度

        if (bitCount() == 0) {
            RedisExecutor.newExecutor()
                    .execute(conn -> conn.setBit(currentKey().getBytes(), bitSize - 1, false));
        }
    }

    boolean get(long[] offsets) {
        for (long i = 0; i < cursor() + 1; i++) {
            final long cursor = i;
            //只要有一個cursor對應的bitmap中,offsets全部命中,則表示可能存在
            boolean match = Arrays.stream(offsets).boxed()
                    .map(offset -> {
                        List<Boolean> list = RedisExecutor.newExecutor()
                                .executePipelined(conn -> conn.getBit(genkey(cursor).getBytes(), offset));
                        return !list.contains(false);
                    })
                    .allMatch(b -> b == null ? false : b);
            if (match)
                return true;
        }
        return false;
    }

    boolean get(final long offset) {
        Boolean rst = RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.getBit(currentKey().getBytes(), offset));
        return rst == null ? false : rst;
    }

    boolean set(long[] offsets) {
        if (cursor() > 0 && get(offsets)) {
            return false;
        }
        boolean bitsChanged = false;
        for (long offset : offsets)
            bitsChanged |= set(offset);
        return bitsChanged;
    }

    boolean set(long offset) {
        if (!get(offset)) {
            RedisExecutor.newExecutor()
                    .execute(conn -> conn.setBit(currentKey().getBytes(), offset, true));
            return true;
        }
        return false;
    }

    long bitCount() {
        Long rst = RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.bitCount(currentKey().getBytes()));
        return rst == null ? 0 : rst;
    }

    long bitSize() {
        return this.bitSize;
    }

    private String currentKey() {
        return genkey(cursor());
    }

    private String genkey(long cursor) {
        return BASE_KEY + "-" + cursor;
    }

    private long cursor() {
        String cursor = RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.get(CURSOR.getBytes()));
        return cursor == null ? 0 : Longs.tryParse(cursor);
    }

    void ensureCapacityInternal() {
        if (bitCount() * 2 > bitSize())
            grow();
    }

    void grow() {
        Long cursor = RedisExecutor.newExecutor()
                .execute((conn) -> conn.incr(CURSOR.getBytes()));

        RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.setBit(genkey(cursor).getBytes(), bitSize - 1, false));
    }

    void reset() {
        byte[][] keys = LongStream.range(0, cursor() + 1).boxed().map(k -> genkey(k).getBytes()).toArray(byte[][]::new);

        RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.del(keys));
        RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.set(CURSOR.getBytes(), "0".getBytes()));
        RedisExecutor.newExecutor()
                .execute(conn -> conn.setBit(currentKey().getBytes(), bitSize - 1, false));
    }
}

  

RedisExecutor.java

package com.ylzinfo.ehc.server.bloomFilter.redis;

import com.ylzinfo.ehc.core.gateway.SpringContextUtil;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.util.List;

/**
 * @Auther: syh
 * @Date: 2020/7/10
 * @Description:
 */
public class RedisExecutor<T> {

    private RedisTemplate redisTemplate;

    public static <T> RedisExecutor<T> newExecutor() {
        return new RedisExecutor<>();
    }

    public RedisExecutor() {
        redisTemplate = SpringContextUtil.getBean("redisTemplate");
    }

    public <T> T execute(PipelineExecutor executor) {
        return (T) redisTemplate.execute((RedisCallback) conn -> {
            conn.openPipeline();
            T rst = (T) executor.exec(conn);
            conn.close();
            return rst;
        });
    }


    public<T> List<T> executePipelined(PipelineExecutor executor) {
        List<T> list = redisTemplate.executePipelined((RedisCallback) conn -> {
            conn.openPipeline();
            executor.exec(conn);
            conn.close();
            return null;
        });
        return list;
    }

    @FunctionalInterface
    public interface PipelineExecutor<T> {
        T exec(RedisConnection conn);
    }
}

  

測驗controller: 引數num表示待校驗資料,grow表示是否開啟擴容,每次擴容1000條,

package com.ylzinfo.ehc.server.bloomFilter.redis;

import com.google.common.hash.Funnels;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @Auther: syh
 * @Date: 2020/7/10
 * @Description:
 */
@RestController
public class RedisTest {
    RedisBloomFilter<String> bloomFilter = RedisBloomFilter.create(
            Funnels.stringFunnel(Charset.forName("utf-8")), 1000, 0.1);
    private boolean instance =true;
    private AtomicInteger incr = new AtomicInteger(0);

    @RequestMapping("bloom/filter/test")
    public Object test(HttpServletRequest request) {
        String num = request.getParameter("num");
        String grow = request.getParameter("grow");

        if (instance || "true".equals(grow)) {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                bloomFilter.put(String.valueOf(incr.getAndIncrement()));
            }
            instance = false;
        }

        return bloomFilter.mightContain(num);
    }
}

  

 

num=1,grow=false時,回傳true(命中目標)

num-1000,grow=false時,回傳false(因為還沒擴容,所以未命中)
num-1000,grow=true時,回傳true(已擴容,所以命中)

 

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/146253.html

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    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM? JVM,全稱Java Virtual Machine(Java虛擬機),是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊,使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息!

    更新完微信服務號的模板訊息之后,我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了!之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請,沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類: 位元組緩沖流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream 字符緩沖流:BufferedReader,BufferedWriter 緩沖流的基本原理,是在創建流物件時,會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列,通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說,人太懶了,現在基本都不喜歡寫筆記了,但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的,寫的注釋挺全的,應該直接看得懂,就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景:視頻分段傳輸、視頻多段傳輸(理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發,從基本到高級概念,包括簡介,UWP,第一個應用程式,商店,XAML控制元件,資料系結,XAML性能,自適應設計,自適應UI,自適應代碼,檔案管理,SQLite資料庫,應用程式到應用程式通信,應用程式本地化,應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more