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) 或 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。
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。
- 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。
zadd user:ranking arcticle1 10
- 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。
zincrby user:ranking arcticle1 -1
- 查看某篇文章的赞数
ZSCORE user:ranking arcticle1
- 展示获取赞数最多的十篇文章
此功能使用zrevrange命令实现：
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)或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。
- 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:
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:
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:
redis> ZRANGEBYLEX phone [132 (133
1) "13200111100"
2) "13210414300"
3) "13252110901"
获取132、133号段:
redis> ZRANGEBYLEX phone [132 (134
1) "13200111100"
2) "13210414300"
3) "13252110901"
4) "13300111100"
5) "13310414300"
6) "13352110901"
- 姓名排序
将名称存储到SortSet中:
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:
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:
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:
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》