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 member
zrevrank 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:

命令时间复杂度
zadd  keyscoremember[scoremember...]O(kXlo()),k是添加成员的个数,”是当前有序
集合成员个数
zcard key0(1)
zscore key member0(1).
zrank key member
arevrank key member
0(og(),”是当前有序集合成员个数
rem key member[member...10(k*1og()),k是删除成员的个数,"是当前有序集
合成员个数
zincrby key increment memberO(log(m)),”是当前有序集合成员个数
zrange key  start  end[withscores]
zrevrange key  start end[withscores]
O(log(m)+k),k是要获取的成员个数,η是当前有
序集合成员个数
zrangebyscore key  min  max[withscores]
zrevrangebyscore key max min[withscores]
0(log(m)+k),k是要获取的成员个数,η是当前有
序集合成员个数
zcount0(log(n)),"是当前有序集合成员个数
zremrangebyrank key start endO(log(m)+k),k是要删除的成员个数,”是当前有
序集合成员个数
zremrangebyscore key min maxO(log(n)+k),k是要删除的成员个数,是当前有
序集合成员个数
zinterstore destinationnum keys key[key...1(n*k)+0O(m*log(m)),”是成员数最小的有序集合成
员个数,k是有序集合的个数,m是结果集中成员个数
zunionstore destinationnum keys key[key...]0()+O(m*log(m)),”是所有有序集合成员个数和,
m是结果集中成员个数

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:tom
zscore user:ranking mike
zrank 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

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