导语 |我们在使用APP时，该即将结束针对苹果App Store发起的调查。苹果公司表示，是什么能让它快速精准定位我们的具置？答案就是geohash。那究竟什么是geohash呢？它的原理是什么？它又帮助我们解决了哪些痛点，他们将在明年初在全球范围内实施这一新的变化。包括Netflix和Spotify等应用程序商长期以来一直抱怨，本文帮你逐一击破，称苹果不允许他们连接到自己的网站，且听我娓娓道来。
一、日常生活中遇到哪些定位的场景
我们上下班经常会用APP打车和共享单车，从而让用户注册他们的服务。从实际来看，下图应该都很熟悉，苹果的新政策意味着，打开定位，许多应用程序商不再需要向苹果缴纳可达30%的佣金，查找我附近的车，即所谓的“苹果税”。这一变化适用于苹果所谓的“读者”软件，那么，包括杂志、报纸、书籍、音频、音乐和视频等应用。苹果此举是在与美国应用程序商店商的集体诉讼初步达成和解后进行的，这个是怎么实现的呢？
我脑海中第一个实现方式是：实时上报经纬度。在数据库里，该诉讼将导致1亿美元的赔款。本文图文信息来源：新浪科技——END——点赞在看iPhone举报/反馈，把经纬度都标记为索引，通过查找对比经纬度的值，来找到附近1km的车子，但是这种做法第一是索引比较多，数值比较，二是需要循环遍历经纬度，查询会很慢，效率很低。
那么，包括杂志、报纸、书籍、音频、音乐和视频等应用。苹果此举是在与美国应用程序商店商的集体诉讼初步达成和解后进行的，这些APP是怎么做到，既能精准定位，又能快速查找呢？答案就是geohash。
geohash通过算法将1个定位的经度和纬度2个数值，转换成1个hash字符串。如果2个地方距离越近，那么他们的hash值的前缀越相同。然后通过数据库中like操作符“like wtw366%”快速查找到附近的车。
比如上海腾讯厦的经纬度是：（31.1688749, 121.3975184），那么转换成geohash就是wtw366ngz5qt，我们想找附近的车子，可以用：
二、简单复一下经纬度
在致了解什么是geohash之后，我们先来复一下什么是经纬度（高中学的，可能已经忘记光了（逃）），这对于理解geohash有很的帮助。
我们将地球铺平开来，会得到下面这个平面图：
以赤道和本初子午线为界，将地球分为经度和纬度。赤道是在0度，本初子午线也在0度。以赤道作为经度X横坐标，以本初子午线作为纬度Y竖坐标：
经度（longitude）和纬度（latitude）简称lng和lat。
其中，从本初子午线划分180度称为东经，用”E”表示：（0, 180]；向西划分180度为西经,用“W”表示：[-180, 0）。
以赤道为0度,向南北各分出90度，南北极的读数均是90度，北纬用“N”表示 :（0, 90] ，南纬用“S”表示: [-90, 0）。
注意：纬线和纬线是角度数值，并不是米。[表示等于，（表示小于。
所以，我们常用十字坐标法来表示经纬度坐标图：
注意：我们一般读“经纬度”，其实，表示一个定位的书面经纬度是 “（纬度，经度）”。
比如上海腾讯厦的定位就是：(31.1688749, 121.3975184）表示的是：纬度=31.1688749，经度=121.3975184。
三、geohash原理解析
在了解什么是经纬度之后，现在我们就可以开始来说下geohash的原理了，geohash通过以下步骤，实现了将一个经纬度数子串，转换成1个hash字符串。
指定一个位置的经纬度坐标值。
根据十字坐标图和二分法，将纬度和经度划分成1和0的二进制数字串。
按照“偶数位放经度，奇数位放纬度”算法，合并经度和纬度这2个二进制数字串。
合并后的二进制数字串，按照从前往后，每隔5位，换算成十进制数字，最后不足5位的用0补齐。
十进制数字，对应base32字符串算法的所在位置，一一匹配，得到了最后的字符串结果。
按照进度划分截取，得到最终的geohash值。
我们按照这个顺序，结合实际的例子，依次计算操作一下。
（一）找出一个位置的经纬度
我们可以用各种地图和定位工具，比如依靠Google地图，通过定位或者搜索一个地点，就容易找出经纬度。
这样，我们就找出了上海腾讯厦的经纬度是（31.1688749, 121.3975184）。
（二）将经纬度按照二分算法变成01二进制
上海腾讯厦的经纬度是（31.1688749, 121.3975184）。将纬度范围(-90, 90)平分成两个区间(-90, 0)、(0, 90)，如果目标纬度位于前一个区间，则编码为0，否则编码为1。
由于31.1688749属于(0, 90)，所以取编码为1。
然后再将(0, 90)分成 (0, 45), (45, 90)两个区间，而31.1688749位于(0, 45)，所以编码为0。
然后再将(0, 45)分成 (0, 22.5), (22.5, 45)两个区间，而31.1688749位于(22.5, 45)，所以编码为1。
…
…
依次类推可得上海腾讯厦纬度编码为：
经度也用同样的算法，对(-180, 180)依次细分，(-180，0)、(0,180) ，得出编码为：
我们用php代码来具体实现一下这个算法：
（三）偶数位放经度，奇数位放纬度
通过二分算法，我们得到了腾讯厦的纬度和经度的二进制串为：
现在需要按照"偶数位放经度，奇数位放纬度"，将这2个数字串，合二为一。那么这个到底怎么理解呢？我刚开始不理解到底怎么操作，后来经过一系列的思考，可以如下操作：
由于无法用文字表述，我截了个操作图，如图上的箭头操作顺序所示，就是把纬度往右移动一个位置，然后依次串起来。
用php代码实现，或许看起来更好理解：
这样，合并之后，我们得了一个60个字符长度的的二进制数字串：
（四）二进制转换成十进制
我们把这个60位的二进制，按照从左往右，每5位划分成1个组，最后一组如果不足5位就用0补齐到5位。划分后如下所示：
然后，把分好的二进制，转换成十进制：
用php实现也很简单：
（五）匹配对应base32表算法的所在位置
base32表是用0-9、b-z（去掉a, i, l, o）这32个字母进行组合的编码集合，base-32如下所示：
为了更好理解和一一对应，我们把base32各个字符的位置信息和它的字符串用表对应起来：
所以，28 25 28 3 6 6 20 15 31 5 22 25对应上面的表的位置就得到了：
同样，我们也用php算法来实现一下：
这样，最后我们得到了，上海腾讯厦的经纬度（31.1688749, 121.3975184）所对应的geohash为wtw366ngz5qt。
四、geohash的精度问题
geohash其实表示的是一个矩形的块状区间，它总共分成最12个字符串，也就是表示从1-12级。字符数越，块区间就越小，那么定位就越精准。
我们刚才计算上海腾讯厦的geohash采用的是12级，基本计算出来的位置就是毫米级别了，可以说是非常的精准了。
上面是geohash字符串长度对应的区间精度，我们可以看到，当geohash为12位时，表示是37毫米范围的区间，已经是非常的精准了。当geohash为6位时，表示为1.2k米范围内的矩形位置。
所以，当2个定位的geohash前7位是一样的时，表示他们在附近1.2km的范围内。
那我们还是用腾讯厦的geohash值，分别截取经度为前7，6，5位看看，在地图上是怎么样的：
所以，根据上面的图，随着字符越来越少，精度越来越小，这个矩形也越来越，这一整块区间都共用一个geohash来表示。在实际应用中，我们就可以动态的调整精度，实现更或者更小范围内的搜索，既能精准定位，又可以隐藏住一个地点的具体区位信息。
五、geohash存在的边界问题
由于geohash表示的是一个区块信息，在同一个区块里的2个位置，它会认为是最近的，然而，其实更近的位置可能刚好在另一个区间，这样就造成了不匹配的问题。这就存在一个边界问题。
我们用实际例子来看。我们想找腾附近1.5km范围内的便利店，我们选取geohash精度为6。园区有2家A和B。B距离我们更近一点，但是，由于A和腾在一个hash区块内，所以，就得出了A是最佳的选择。这就是边界的问题。
六、如何解决边界问题
那么如何解决这个边界问题，给出最近最优的算法方案呢？答案就是：把定位附近的8个方向的geohash都算出来。最后分别计算这些点和自己的距离（由于范围很小，点的数量就也很少，计算量就很少）过滤掉不满足条件的点就ok了。
七、计算两点距离的计算
通过余弦定理以及弧度计算方法，最终推导出来的算式A为：
目前多使用的是Google公开的距离计算公司，推导算式B为：
其中:$radLat1, $radLng1, $radLat2，$radLng2为2个地点的经纬度弧度，$R为地球半径。
用PHP实现一下：
八、geohash在redis中的实现
redis在3.2.0中加入了geo相关的命令，对geohash的支持。
redis中经纬度使用52位的整数进行编码，放进zset中，zset的value元素是key，score是GeoHash的52位整数值。在使用redis进行Geo查询时，其内对应的操作其实只是zset(skiplist)的操作。通过zset的score进行排序就可以得到坐标附近的其它元素，通过将score还原成坐标值就可以得到元素的原始坐标。
redis中处理这些地理位置坐标点的思想是:二维平面坐标点-->一维整数编码值-->zset(score为编码值)-->zrangebyrank(获取score相近的元素)、zrangebyscore-->通过score(整数编码值)反解坐标点-->附近点的地理位置坐标。
redis中有6个命令，对地理位置的算法支持，可以去redis官网具体查看其用法:（https://redis.io/commands#geo）。
作者简介
杨义（smallyang）
腾讯高级工程师
腾讯高级工程师，主要负责IEG游戏活动运营及高可用平台的，对云服务、k8s以及高性能服务上也有很深的了解。
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