Redis对象——有序集合(ZSet)

有序集合类型 (Sorted Set或ZSet) 相比于集合类型多了一个排序属性 score(分值),对于有序集合 ZSet 来说,每个存储元素相当于有两个值组成的,一个是有序结合的元素值,一个是排序值。有序集合保留了集合不能有重复成员的特性(分值可以重复),但不同的是,有序集合中的元素可以排序。

一、内部实现

有序集合是由 ziplist (压缩列表)skiplist (跳跃表) 组成的。

当数据比较少时,有序集合使用的是 ziplist 存储的,有序集合使用 ziplist 格式存储必须满足以下两个条件:

  • 有序集合保存的元素个数要小于 128 个;
  • 有序集合保存的所有元素成员的长度都必须小于 64 字节。

如果不能满足以上两个条件中的任意一个,有序集合将会使用 skiplist 结构进行存储。

有关ziplist 和skiplist 这两种redis底层数据结构的具体实现可以参考我的另外两篇文章。

Redis数据结构——压缩列表

Redis数据结构——跳跃表

二、常用命令

Redis列表对象常用命令如下表(点击命令可查看命令详细说明)。

命令 说明 时间复杂度
BZPOPMAX key [key …] timeout 从一个或多个排序集中删除并返回得分最高的成员,或阻塞,直到其中一个可用为止 O(log(N))
BZPOPMIN key [key …] timeout 从一个或多个排序集中删除并返回得分最低的成员,或阻塞,直到其中一个可用为止 O(log(N))
ZADD key [NXXX] [CH] [INCR] score member [score member …] 添加到有序set的一个或多个成员,或更新的分数,如果它已经存在 O(log(N))
ZCARD key 获取一个排序的集合中的成员数量 O(1)
ZCOUNT key min max 返回分数范围内的成员数量 O(log(N))
ZINCRBY key increment member 增量的一名成员在排序设置的评分 O(log(N))
ZINTERSTORE 相交多个排序集,导致排序的设置存储在一个新的关键 O(NK)+O(Mlog(M))
ZLEXCOUNT key min max 返回成员之间的成员数量 O(log(N))
ZPOPMAX key [count] 删除并返回排序集中得分最高的成员 O(log(N)*M)
ZPOPMIN key [count] 删除并返回排序集中得分最低的成员 O(log(N)*M)
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 根据指定的index返回,返回sorted set的成员列表 O(log(N)+M)
ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count] 返回指定成员区间内的成员,按字典正序排列, 分数必须相同。 O(log(N)+M)
ZREVRANGEBYLEX key max min [LIMIT offset count] 返回指定成员区间内的成员,按字典倒序排列, 分数必须相同 O(log(N)+M)
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count] 返回有序集合中指定分数区间内的成员,分数由低到高排序。 O(log(N)+M)
ZRANK key member 确定在排序集合成员的索引 O(log(N))
ZREM key member [member …] 从排序的集合中删除一个或多个成员 O(M*log(N))
ZREMRANGEBYLEX key min max 删除名称按字典由低到高排序成员之间所有成员。 O(log(N)+M)
ZREMRANGEBYRANK key start stop 在排序设置的所有成员在给定的索引中删除 O(log(N)+M)
ZREMRANGEBYSCORE key min max 删除一个排序的设置在给定的分数所有成员 O(log(N)+M)
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 在排序的设置返回的成员范围,通过索引,下令从分数高到低 O(log(N)+M)
ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count] 返回有序集合中指定分数区间内的成员,分数由高到低排序。 O(log(N)+M)
ZREVRANK key member 确定指数在排序集的成员,下令从分数高到低 O(log(N))
ZSCORE key member 获取成员在排序设置相关的比分 O(1)
ZUNIONSTORE 添加多个排序集和导致排序的设置存储在一个新的关键 O(N)+O(M log(M))
ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代sorted sets里面的元素 O(1)

三、使用场景

3.1 排行榜系统

有序集合比较典型的使用场景就是排行榜系统。例如学生成绩的排名。某视频(博客等)网站的用户点赞、播放排名、电商系统中商品的销量排名等。我们以博客点赞为例。

  1. 添加用户赞数

例如小编Tom发表了一篇博文,并且获得了10个赞。

1
zadd user:ranking arcticle1 10
  1. 取消用户赞数

这个时候有一个读者又觉得Tom写的不好,又取消了赞,此时需要将文章的赞数从榜单中减去1,可以使用zincrby。

1
zincrby user:ranking arcticle1 -1
  1. 查看某篇文章的赞数
1
ZSCORE user:ranking arcticle1
  1. 展示获取赞数最多的十篇文章

此功能使用zrevrange命令实现:

1
zrevrangebyrank user:ranking  0 9

3.2 电话号码(姓名)排序

使用有序集合的ZRANGEBYLEX(点击可查看该命令详细说明)ZREVRANGEBYLEX可以帮助我们实现电话号码或姓名的排序,我们以ZRANGEBYLEX为例
注意:不要在分数不一致的SortSet集合中去使用 ZRANGEBYLEX和 ZREVRANGEBYLEX 指令,因为获取的结果会不准确。

  1. 电话号码排序

我们可以将电话号码存储到SortSet中,然后根据需要来获取号段:

1
2
3
4
5
6
redis> zadd phone 0 13100111100 0 13110114300 0 13132110901 
(integer) 3
redis> zadd phone 0 13200111100 0 13210414300 0 13252110901
(integer) 3
redis> zadd phone 0 13300111100 0 13310414300 0 13352110901
(integer) 3

获取所有号码:

1
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6
7
8
9
10
redis> ZRANGEBYLEX phone - +
1) "13100111100"
2) "13110114300"
3) "13132110901"
4) "13200111100"
5) "13210414300"
6) "13252110901"
7) "13300111100"
8) "13310414300"
9) "13352110901"

获取132号段:

1
2
3
4
redis> ZRANGEBYLEX phone [132 (133
1) "13200111100"
2) "13210414300"
3) "13252110901"

获取132、133号段:

1
2
3
4
5
6
7
redis> ZRANGEBYLEX phone [132 (134
1) "13200111100"
2) "13210414300"
3) "13252110901"
4) "13300111100"
5) "13310414300"
6) "13352110901"
  1. 姓名排序

将名称存储到SortSet中:

1
2
redis> zadd names 0 Toumas 0 Jake 0 Bluetuo 0 Gaodeng 0 Aimini 0 Aidehua 
(integer) 6

获取所有人的名字:

1
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4
5
6
7
redis> ZRANGEBYLEX names - +
1) "Aidehua"
2) "Aimini"
3) "Bluetuo"
4) "Gaodeng"
5) "Jake"
6) "Toumas"

获取名字中大写字母A开头的所有人:

1
2
3
redis> ZRANGEBYLEX names [A (B
1) "Aidehua"
2) "Aimini"

获取名字中大写字母C到Z的所有人:

1
2
3
4
redis> ZRANGEBYLEX names [C [Z
1) "Gaodeng"
2) "Jake"
3) "Toumas"

小结

本篇文章我们总结了Redis 有序集合对象的内部实现、常用命令以及常用的一些场景,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。那么大家在项目中对Redis有序集合对象的使用都有哪些场景呢,欢迎在评论区给我留言和分享,我会第一时间反馈!我们共同学习与进步!

参考

《Redis设计与实现》

《Redis开发与运维》

《Redis官方文档》

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