背景信息

在現代的游戲運營中，游戲開發者和運營團隊常常會推出各種的活動以提高用戶的活躍度、參與度或付費率。通常以彈窗、站內信、NPC任務等形式將活動推送給玩家。然而，在一個復雜的游戲環境中，開發者需要確保這些活動信息的發送頻率能夠被控制，并避免重復推送相同信息而帶來用戶體驗下降的問題，同時又需要保持整個系統的高效性。

在上述場景中，使用Bloom Filter數據結構是一種高效的解決方案，可以高效地實現對彈窗的重復控制。Bloom Filter是一種空間效率極高的概率型數據結構，用于判斷某個元素是否在集合中。它可以很快地返回某個元素可能在集合中或者一定不在集合中，優點是具有較低的空間復雜度和查詢時間復雜度，適合處理大量數據的場景，缺點是可能存在誤判（在該場景中，誤判為漏推送給某用戶，不會重復推送）。

在該場景中使用Bloom Filter的優勢：

• 高效性：由于Bloom Filter使用的是位數組，操作極為快速，并且其空間復雜度較低，非常適合存儲大量的用戶數據。

• 低內存占用：與傳統的集合結構相比，Bloom Filter占用的空間要少得多，尤其在存儲數百萬個玩家的彈窗狀態時，這一優勢更加明顯。

• 可擴展性：由于Bloom Filter的擴展性非常好，它適用于大規模的分布式場景，比如Redis集群。

Tair（企業版）提供的Bloom數據結構兼容Redis Bloom Filter數據結構，使用方式也與Redis Bloom Filter一致。

方案概述

以下為示例代碼的概述，具體實現請參見下方的示例代碼。

1. 連接Tair（企業版）實例。

2. 創建名為activity_popup的Bloom Filter數據結構，具體實現可參見示例代碼中的createBloom函數。

   本示例創建Bloom Filter預計存儲50000個元素，誤判率設置為1%（即0.01）。

   誤判率設置建議

   在使用Bloom Filter時，誤判率是一個關鍵設計決策，誤判是指錯誤地認為某個不在集合中的元素是存在的。誤判率越低，過濾器的準確性越高，但占用的內存空間也越大。因此設置誤判率需要在精度和內存空間之間做權衡，誤判率的設置建議如下：

   • 低誤判率（如0.01%）：如果業務場景對誤判率非常敏感，如安全系統、金融系統等，則應該選擇非常低的誤判率（如 0.01% 或更低），但這會增加內存的開銷。

   • 中誤判率（如0.1%到1%）：對大多數場景來說，這個誤判率是合理的折中方案。既能保持較好的內存使用效率，又能保證較低的誤判率。

   • 高誤判率（如1% 以上）：在對準確性要求較低的場景（如緩存預熱、推薦系統等），可以選擇1%甚至更高的誤判率。這種情況下，內存需求較低，但誤判率較高。

3. 當玩家登錄時，打算向該玩家進行推送，具體實現可參見示例代碼中的handlePopup函數。

   但推送前需要先檢查是否需要推送，具體實現可參見示例代碼中的shouldShowPopup函數。

   • 若玩家ID不在Bloom Filter中，表示未進行推送，此時需要向該玩家推送，并更新玩家的推送狀態（updatePopupState函數）。

   • 若玩家ID已在Bloom Filter中，表示可能已推送，則不進行推送。

示例代碼

Jedis的依賴如下：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>5.1.0</version>
</dependency>

完整代碼示例如下：

import redis.clients.jedis.*;
import redis.clients.jedis.UnifiedJedis;


public class TairBloomFilterDemo {
    static HostAndPort hostAndPort = new HostAndPort("r-bp1y****svonly41srpd.redis.rds.aliyuncs.com", 6379);  // 您可以在控制臺獲取實例連接地址與端口號。
    static JedisClientConfig config = DefaultJedisClientConfig.builder().password("tw:Da***3").build(); // 實例賬號密碼。
    static UnifiedJedis unifiedJedis = new UnifiedJedis(hostAndPort, config);
    private static final String BLOOM_KEY = "activity_popup";

    /**
    * 創建一個Bloom Filter Key。
    */
    public static void createBloom() {
        try {
            unifiedJedis.bfReserve(BLOOM_KEY, 0.01, 50000);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace(); // 超時等異常情況
        }
    }

    /**
    * 查詢Bloom Filter中是否已經存在指定的玩家ID。
    */
    public static boolean shouldShowPopup(String playerId) {
        try {
            return !unifiedJedis.bfExists(BLOOM_KEY, playerId);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace(); // 超時等異常情況
            return true;
        }
    }

    /**
    * 將玩家ID添加到Bloom Filter Key中。
    */
    public static void updatePopupState(String playerId) {
        try {
            unifiedJedis.bfAdd(BLOOM_KEY, playerId);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace(); // 超時等異常情況。
        }
    }

    /**
    * 向指定玩家ID進行推送。
    */
    public static void handlePopup(String playerId) {
        if (shouldShowPopup(playerId)) {
            // 進行推送。
            System.out.println("推送給玩家: " + playerId);
            // 更新推送狀態。
            updatePopupState(playerId);
        } else {
            System.out.println("玩家 " + playerId + " 已推送過");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        createBloom();
        // 假設玩家ID為player123。
        String playerId = "player123";

        // 第一次調用時，應該推送。
        handlePopup(playerId);

        // 第二次調用時，不應該再推送。
        handlePopup(playerId);
    }
}

本示例的正確執行結果如下：

推送給玩家: player123
玩家 player123 已推送過