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 key | 0(1) |
zscore key member | 0(1). |
zrank key member arevrank key member | 0(og(),”是当前有序集合成员个数 |
rem key member[member...1 | 0(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 member | O(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 |
zcount | 0(log(n)),"是当前有序集合成员个数 |
zremrangebyrank key start end | O(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 max | O(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