Redis:12---有序集合对象

一、有序集合对象概述

• 它保留了集合不能有重复成员的特性， 但不同的是，有序集合中的元素可以排序。但是它和列表使用索引下标作为排序依据不同的是，它给每个元素设置一个分数（score）作为排序的依据
• 如下图所示，该有序集合包含kris、mike、frank、tim、martin、tom， 它们的分数分别是1、91、200、220、250、251，有序集合提供了获取指定 分数和元素范围查询、计算成员排名等功能，合理的利用有序集合，能帮助我们在实际开发中解决很多问题

• 特点：
  • 有序集合中的键被称为“成员”，成员的值成为“分值”，分值必须为浮点数
  • 散列只能通过键访问元素。但是有序集合既可以通过键访问元素，也可以根据分值以及分值的排列顺序来访问元素的结构
  • 和散列一样，都是用于存储键值对，键值不允许重复
  • 与散列的不同：
• 下图列出了列表、集合和有序集合三者的异同点：

二、命令

命令

• zadd：添加成员。返回结果代表成功添加成员的个数
• 有关zadd命令有两点需要注意：
  • nx：member必须不存在，才可以设置成功，用于添加
  • xx：member必须存在，才可以设置成功，用于更新
  • ch：返回此次操作后，有序集合元素和分数发生变化的个数
  • incr：对score做增加，相当于后面介绍的zincrby
  • Redis3.2为zadd命令添加了nx、xx、ch、incr四个选项：
  • 有序集合相比集合提供了排序字段，但是也产生了代价，zadd的时间复杂度为O(log(n))，sadd的时间复杂度为O(1)

zadd key score member [score member ...]

• zcard：计算成员个数。时间复杂度为O(1)

zcard key

• zscore：计算某个成员的分数。如果成员不存在则返回nil

zscore key member

• zrank、zrevrank：计算成员排名。zrank是从分数从低到高返回排名，zrevrank反之。排名从0开始

zrank key memberzrevrank key member

• zrem：删除成员。返回结果为成功删除的个数

zrem key member [member ...]

• zincrby：增加成员的分数

zincrby key increment member

• zrange、zrevrange：返回指定排名范围的成员
  • 有序集合是按照分值排名的，zrange是从低到高返回，zrevrange反之
  • 如果加上withscores选项，同时会返 回成员的分数

zrange key start end [withscores]zrevrange key start end [withscores]

• zrangebyscore、zrevrangebyscore：返回指定分数范围的成员
  • 其中zrangebyscore按照分数从低到高返回，zrevrangebyscore反之
  • [limit offset count]选项可以限制输出的起始位置和个数
  • 同时min和max还支持开区间（小括号）和闭区间（中括号），-inf和 +inf分别代表无限小和无限大

zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count]

• zcount：返回指定分数范围成员个数

zcount key min max

• zremrangebyrank：删除指定排名内的升序元素

zremrangebyrank key start end

• zremrangebyscore：删除指定分数范围的成员

zremrangebyscore key min max

集合间的操作

• 将下图的两个有序集合导入到Redis中：

• zinterstore：交集。参数如下：
  • destination：交集计算结果保存到这个键
  • numkeys：需要做交集计算键的个数
  • key[key...]：需要做交集计算的键
  • weights weight[weight...]：每个键的权重，在做交集计算时，每个键中 的每个member会将自己分数乘以这个权重，每个键的权重默认是1
  • aggregate sum|min|max：计算成员交集后，分值可以按照sum（和）、 min（最小值）、max（最大值）做汇总，默认值是sum

zinterstore destination numkeys key [key ...] [weights weight [weight ...]][aggregate sum|min|max]

• 下面操作对user：ranking：1和user：ranking：2做交集，weights和 aggregate使用了默认配置，可以看到目标键user：ranking：1_inter_2对分值 做了sum操作：

• 如果想让user：ranking：2的权重变为0.5，并且聚合效果使用max，可以 执行如下操作：

• zunionstore：并集。该命令的所有参数和zinterstore是一致的，只不过是做并集计算

zunionstore destination numkeys key [key ...] [weights weight [weight ...]][aggregate sum|min|max]

• 例如 下面操作是计算user：ranking：1和user：ranking：2的并集，weights和 aggregate使用了默认配置，可以看到目标键user：ranking：1_union_2对分值 做了sum操作：

• 下图给出了有序集合命令的复杂度：

三、内部编码

• 有序集合类型的内部编码有两种：
  • ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数小于zset-max-ziplistentries配置（默认128个），同时每个元素的值都小于zset-max-ziplist-value配 置（默认64字节）时，Redis会用ziplist来作为有序集合的内部实现，ziplist 可以有效减少内存的使用
  • skiplist（跳跃表）：当ziplist条件不满足时，有序集合会使用skiplist作 为内部实现，因为此时ziplist的读写效率会下降

演示说明

• 当元素个数较少且每个元素较小时，内部编码为skiplist：

• 当元素个数超过128个，内部编码变为ziplist
• 当某个元素大于64字节时，内部编码也会变为skiplist:

四、应用场景

排行榜

• 有序集合比较典型的使用场景就是排行榜系统。例如游戏里经常要对用户的副本关卡得分，声望，战力，段位等做排行榜，榜单的维度可能是多个方面的：按照等级，最后分数更新时间。本节使用等级这个维度，记录每天用户副本星级的排行榜。主要需要实现以下4个功能
• ①添加玩家星级。例如玩家mike打副本胜利获得了3颗星，可以使用有序集合的zadd和zincrby功能：

zadd user:ranking mike 3

• 如果之后再获得一个星星，可以使用zincrby：

zincrby user:ranking mike 1

• ②取消用户星级排行信息。由于各种原因（例如用户注销、用户作弊）需要将用户删除，此时需要 将用户从榜单中删除掉，可以使用zrem。例如删除成员tom：

zrem user:ranking mike

• ③展示获取前十名用户。此功能使用zrevrange命令实现：

zrevrangebyrank user:ranking 0 9

• ④展示用户信息以及用户分数。此功能将用户名作为键后缀，将用户信息保存在哈希类型中，至于用户的分数和排名可以使用zscore和zrank两个功能：

hgetall user:info:tomzscore user:ranking mikezrank user:ranking mike

时间线

• 在互联网上，有很多网站都会根据内容的发布时间来对内容进行排序，比如：
  • 博客系统会按照文章发布时间的先后，把最近发布的文章放在前面，而发布时间较早的文章则放 在后面，这样访客在浏览博客的时候，就可以先阅读最新的文章，然后再阅读较早的文章
  • 新闻网站会按照新闻的发布时间，把最近发生的新闻放在网站的前面，而早前发生的新闻则放在网站的后面，这样当用户访问该网站的时候，就可以第一时间查看到最新的新闻报道
  • 诸如微博和Twitter 这样的微博客都会把用户最新发布的消息放在页面的前面，而稍早之前发布的 消息则放在页面的后面，这样用户就可以通过向后滚动网页，查看最近一段时间自己关注的人都发表了哪些动态