redis入门知识第8篇-sorted_set数据类型的基本操作

1. 概述

假设我们现在有这样的需求:我们需要对同类数据进行排序,需要提供一种可以根据自身特征进行排序的方式。于是我们引入今天的类型:sorted_set,也叫做有序集合,通常我们也称为 zset,指的是在 redis 中,通常以 zset add 等命令操作。

有序集合可以保存可排序的数据,在set存储结构的基础之上添加可排序字段。有序集合数据结构如下图所示:

08-00.png

key 代表集合中的元素, score 代表元素对应的排序值。

本篇是该系列文章的第七篇,你可以通过以下链接阅读之前的内容

01-redis入门知识第1篇-redis简介

02-redis入门知识第2篇-redis的安装与测试

03-redis入门知识第3篇-redis的基本操作与数据类型

04-redis入门知识第4篇-redis中的string数据类型与基本的数据存取操作

05-redis入门知识第5篇-hash数据类型与基本操作

06-redis入门知识第6篇-list 类型以及基本操作

07-redis入门知识第7篇-set数据类型的基本操作

2. sorted_set 数据类型的基本操作

2.1. 添加数据

zadd key score1 member1 [score2 member2]

2.2. 获取全部数据

# 顺序排列取数据
zrange key start stop [withscores]
# 倒叙排列取数据
zrevrange key start stop [withscores]

2.3. 删除数据

zrem key member [member...]

2.4. 按条件获取数据

相关符号如下:

+inf: 表示大于任何数

-inf: 表示小于任何数

(: 左开区间

): 右开区间

指令格式

# 正序 根据score查询 
zrangebyscore key min max [withscores] [limit]
# 倒序 根据score查询
zreverangebyscore key min max [withscores] [limit]

查询示例

# 添加数据
zadd scores 60 li 85 ww 91 zl 88 lxm 82 xsd 66 cc 100 glz 79 zs
# 查询score为80到任意大的3条数据
zrangebyscore scores 80 +inf withscores limit 0 3
# 查询100到60的2条数据
zrevrangebyscore scores 100 60  withscores limit 0 2

2.5. 按条件删除

# 根据索引删除数据
zremrangebyrank key start stop
# 根据score删除数据
zremrangebyscore key min max

2.6. 获取集合总数

# 获取某个键的集合总数
zcard key
# 获取score范围值的集合总数
zcount key min max

2.7. 有序集合的交并操作

指令格式

# 将numkey个集合 的交集保存到destination 中,合并之后的新集合中,score值被相加
zinterstore destination numkey key [key1...]     
# 将numkey个集合 的并集保存到destination 中
zunionstore destination numkey key [key1...]

交集操作指令示例

我们先执行以下指令添加测试数据

# 添加数据到s1中
zadd s1 50 aa 60 bb 70 cc
# 添加数据到s2中
zadd s2 60 aa 70 bb 90 cc
# 添加数据到s3中
zadd s3 70 aa 70 bb 100 cc

将以上是那个集合的交集保存到 ss 中

# 求s1、s2、s3的交集 保存到 ss 中
zinterstore ss 3 s1 s2 s3
# 打印 ss 中的数据
zrange ss 0 -1 withscores

此时可以看到返回的数据如下图所示

08-01.png

此时我们可以看到每一个字段的score值被相加起来。我们还可以指定交叉的元素 取最大值(max)还是 最小值(min),而不是 求和值(sum),如下指令

# 求 s1、s2、s3 的交集保存到 ss1 中,取交叉元素的最大值
zinterstore ss1 3 s1 s2 s3 aggregate max
# 求 s1、s2、s3 的交集保存到 ss2 中,取交叉元素的最小值
zinterstore ss2 3 s1 s2 s3 aggregate min

分别取 ss1 和 ss2 的结果如下图所示

08-02.png

3. sorted_set 数据类型的扩展操作

3.1. 需求案例

假设有以下的需求

  • 各类资源网站TOP 10排行榜(电影、歌曲、文档、电商、游戏等)
  • 聊天室的活跃度统计
  • 游戏好友亲密度

3.2. 解决方案

使用 有序集合 对所有参与排名的资源建立排序依据,相关操作指令如下

指令格式

  • 获取数据对应索引的排名
# 根据score 值从小到大正向查询 排名
zrank key member
# 根据score 值从大到小倒向查询 排名
zrevrank key member
  • score值获取与修改
# 根据key和member获取score值
zscore key member
# 对 key 中的 member 元素增加 increment 个单位的 score 值 
zincrby key increment member

示例

# 添加测试数据
zadd movies 143 aa 97 bb 201 cc

4. sorted_set 类型数据操作的注意事项

  • score 保存的存储空间是64位,如果是整数,数值范围是 -9007199254740992 ~ 9007199254740992
  • score 保存的数据也可以是一个双精度的double值,基于双精度浮点数的特征,可能会丢失精度,使用的时候要慎重
  • sorted_set 底层存储还是基于set结构的,因此数据不能重复,如果重复添加相同的数据,score值将会被覆盖,保留最后一次保存的结果

5. sorted_set 应用于处理定时的顺序任务

  • 对于基于时间线限定的任务处理,将处理时间记录为score 值,利用排序功能区分处理的先后顺序;
  • 记录下一个要处理的时间,当到期后处理对应的任务,任务处理完成之后移除redis中对应的记录,并记录下一个要处理的时间;
  • 当新任务加入时,判定并更新下一个要处理的任务时间;
  • 为了提升sorted_set的性能,通常将任务根据特征存储成若干个sorted_set。例如一小时内、一天内、一周内、一个月内、季度内、年度内等,操作时逐级提升,将即将操作的若干个任务纳入到1小时内处理的队列中。

redis中获取系统时间的指令

time

6. sorted_set 应用于处理有权重的队列任务

6.1. 普通权重任务的处理

当任务或者消息待处理,形成了任务队列或者消息队列时,对于高优先级的任务要保障对其优先处理。我们利用sorted_set的特征,即可解决这个问题。对于有权重的任务,优先处理权重高的任务,采用score记录权重即可。如下指令

添加测试数据

# 添加权重为 4 的id为105订单任务
zadd tasks 4 order:id:105
# 添加权重为 9 的id为425订单任务
zadd tasks 9 order:id:425
# 添加权重为 1 的id为1345订单任务
zadd tasks 1 order:id:345

根据权重从高到低查询任务列表

zrevrange tasks 0 -1 withscores

在实际的场景中,我们往往挨条任务取出来处理,使用下面的指令取出第一个任务

zrevrange tasks 0 0 withscores

我们得到的任务元素是 order:id:425 ,任务处理完成之后,将对应元素移除即可,如下指令

zrem tasks order:id:425

不过,以上的操作不是原子性(要么全部执行成功要么全部执行失败)的,我们这里暂且不讨论非原子性操作带来的后果,后面的章节会说明。

6.2. 多重权重任务的处理

如果权重条件过多时,需要对排序score值进行处理,保障score值能够兼容2个条件或者多个条件,例如外贸订单优先于国内订单,总裁订单优先于员工订单,经理订单优先于员工订单。解决方案如下:

  • 因score长度受限,需要对数据进行截断处理,尤其是时间设置为小时或分钟级别即可
  • 先设定订单列表,后设定发起角色类别,整体score长度必须是统一的,不足则补0。第一排序规则首位不得是0

示例:外贸101,国内102,经理104,员工008。那么员工下的外贸单为101008,经理下的国内订单为102004

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