基本介紹

Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合，且不允許重復(fù)的成員。

不同的是每個(gè)元素都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè) double 類型的分?jǐn)?shù)。redis 正是通過(guò)分?jǐn)?shù)來(lái)為集合中的成員進(jìn)行從小到大的排序。

有序集合的成員是唯一的，但分?jǐn)?shù) (score) 卻可以重復(fù)。

集合是通過(guò)哈希表實(shí)現(xiàn)的，所以添加，刪除，查找的復(fù)雜度都是 O (1)。 集合中最大的成員數(shù)為 2^32 – 1^ (4294967295, 每個(gè)集合可存儲(chǔ) 40 多億個(gè)成員)。

有序集合首先是集合，其成員（member）具有唯一性，其次，每個(gè)成員關(guān)聯(lián)了一個(gè)分?jǐn)?shù)（score），使得成員可以按照分?jǐn)?shù)排序。

需求描述

設(shè)想在一個(gè)游戲中，有上百萬(wàn)的玩家數(shù)據(jù)，如果現(xiàn)在需要你根據(jù)玩家的經(jīng)驗(yàn)值整理一個(gè)前 10 名的排行榜，你會(huì)怎么做呢？一般的做法是寫一條類似下面這條 sql 語(yǔ)句的方式來(lái)獲?。?/p>

    select * from game_socre order by score desc limit 0,20

這種方式在數(shù)據(jù)量較小的情況下可行，但是在數(shù)據(jù)量大的情況下查詢速度將變慢，特別是還需要聯(lián)表查詢時(shí)，速度下降的就更明顯了。

實(shí)現(xiàn)

這時(shí)你可以考慮使用 redis 來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能主要用到的 redis 數(shù)據(jù)類型是 redis 的有序集合 zset。zset 是 set 類型的一個(gè)擴(kuò)展，比原有的類型多了一個(gè)順序?qū)傩?。此屬性在每次插入?shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)整順序值，保證 value 值按照一定順序連續(xù)排列。

主要的實(shí)現(xiàn)思路是：

1、在一個(gè)新的玩家參與到游戲中時(shí)，在 redis 中的 zset 中新增一條記錄（記錄內(nèi)容看具體的需求）score 為 0

2、當(dāng)玩家的經(jīng)驗(yàn)值發(fā)生變化時(shí)，修改該玩家的 score 值

3、使用 redis 的 ZREVRANGE 方法獲取排行榜

返回有序集 key 中，指定區(qū)間內(nèi)的成員。其中成員的位置按 score 值遞減 (從大到小) 來(lái)排列。具有相同 score 值的成員按字典序的反序排列。 除了成員按 score 值遞減的次序排列這一點(diǎn)外，ZREVRANGE 命令的其他方面和 ZRANGE 命令一樣。

redis 127.0.0.1:6379> ZADD KEY_NAME SCORE1 VALUE1.. SCOREN VALUEN

1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2、獲取 score 高分 top10 排名 (ZREVRANGE 為降序，ZRANGE 為升序)

3、查看用戶 ee 的實(shí)際排名 (ZREVRANK 為降序，ZRANK 為升序)、實(shí)時(shí)分?jǐn)?shù)

進(jìn)一步需求

需要實(shí)現(xiàn)最近的 24 小時(shí)用戶積分排行榜，并統(tǒng)計(jì)前 10 名的玩家和積分

實(shí)現(xiàn)

主要的實(shí)現(xiàn)思路是：

利用 ZADD 按小時(shí)劃分添加用戶的積分信息，然后用 ZUNIONSTORE 并集實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)的游戲積分總和，實(shí)現(xiàn) “24 小時(shí)排行榜”；（如果有更好的思路，能夠在下方留言不吝賜教一下就更好了）

    ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...]

Redis Zunionstore 命令計(jì)算給定的一個(gè)或多個(gè)有序集的并集，其中給定 key 的數(shù)量必須以 numkeys 參數(shù)指定，并 將該并集(結(jié)果集)儲(chǔ)存到 destination 。

默認(rèn)情況下，結(jié)果集中某個(gè)成員的分?jǐn)?shù)值是所有給定集下該成員分?jǐn)?shù)值之和 。

可能碰到的問(wèn)題

1、相同分?jǐn)?shù)問(wèn)題

Redis 在遇到分?jǐn)?shù)相同時(shí)是按照集合成員自身的字典順序來(lái)排序，這里即是按照”user2″和”user3″這兩個(gè)字符串進(jìn)行排序，以逆序排序的話 user3 自然排到了前面。要解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以考慮在分?jǐn)?shù)中加入時(shí)間戳，計(jì)算公式為：

帶時(shí)間戳的分?jǐn)?shù) = 實(shí)際分?jǐn)?shù)*10000000000 + (9999999999 – timestamp)

timestamp 我們采用系統(tǒng)提供的 time () 函數(shù)，也就是 1970 年 1 月 1 日以來(lái)的秒數(shù)，我們采用 32 位的時(shí)間戳（這能堅(jiān)持到 2038 年），由于 32 位時(shí)間戳是 10 位十進(jìn)制整數(shù)（最大值 4294967295），所以我們讓時(shí)間戳占據(jù)低 10 位（十進(jìn)制整數(shù)），實(shí)際分?jǐn)?shù)則擴(kuò)大 10^10 倍，然后把兩部分相加的結(jié)果作為 zset 的分?jǐn)?shù)?？紤]到要按時(shí)間倒序排列，所以時(shí)間戳這部分需要顛倒一下，這便是用 9999999999 減去時(shí)間戳的原因。當(dāng)我們要讀取玩家實(shí)際分?jǐn)?shù)時(shí)，只需去掉后 10 位即可。

初步看起來(lái)這個(gè)方案還不錯(cuò)，但這里面有兩個(gè)問(wèn)題。

第一個(gè)問(wèn)題是小問(wèn)題，采用秒為時(shí)間戳可能區(qū)分度還不夠，如果同一秒出現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)相同的仍然會(huì)出現(xiàn)前面的問(wèn)題，當(dāng)然我們可以選擇精度更高的時(shí)間戳，但在實(shí)際場(chǎng)景中，同一秒誰(shuí)排前面已經(jīng)無(wú)關(guān)緊要。

第二個(gè)問(wèn)題是大問(wèn)題，因?yàn)?Redis 的分?jǐn)?shù)類型采用的是 double，64 位雙精度浮點(diǎn)數(shù)只有 52 位有效數(shù)字，它能精確表達(dá)的整數(shù)范圍為 – 2^53 到 2^53，最高只能表示 16 位十進(jìn)制整數(shù)（最大值為 9007199254740992，其實(shí)連 16 位也不能完整表示）。這就是說(shuō)，如果前面時(shí)間戳占了 10 位的話，分?jǐn)?shù)就只剩下 6 位了，這對(duì)于某些排行榜分?jǐn)?shù)來(lái)說(shuō)是不夠用的。我們可以考慮縮減時(shí)間戳位數(shù)，比如從 2015 年 1 月 1 日開(kāi)始計(jì)時(shí)，但這仍然增加不了幾位。或者減少區(qū)分度，以分鐘、小時(shí)來(lái)作為時(shí)間戳單位。

如果 Redis 的分?jǐn)?shù)類型為 int64，我們就沒(méi)有上面的煩惱。說(shuō)到這里，其實(shí) Redis 真應(yīng)該再額外提供一個(gè) int64 類型的 ZSet，但目前只能是幻想，除非自己改其源碼。