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PHP+Redis 有序集合實現 24 小時排行榜即時更新

Oct 12, 2019 pm 01:36 PM
php redis

基本介紹

Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重複的成員。

不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。 redis 正是透過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

有序集合的成員是唯一的,但分數 (score) 卻可以重複。

集合是透過哈希表實現的,所以添加,刪除,查找的複雜度都是 O (1)。集合中最大的成員數為 2^32 - 1^ (4294967295, 每個集合可儲存 40 多億個成員)。

有序集合首先是集合,其成員(member)具有唯一性,其次,每個成員關聯了一個分數(score),使得成員可以按照分數排序。

需求描述

設想在一個遊戲中,有上百萬的玩家數據,如果現在需要你根據玩家的經驗值整理一個前10 名的排行榜,你會怎麼做呢?一般的做法是寫一條類似下面這條sql 語句的方式來取得:

    select * from game_socre order by score desc limit 0,20
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這種方式在資料量較小的情況下可行,但是在資料量大的情況下查詢速度會變慢,特別是還需要聯表查詢時,速度下降的就更明顯了。

實作

這時你可以考慮使用 redis 來實作這個功能。

實作這個函數主要用到的 redis 資料型別是 redis 的有序集合 zset。 zset 是 set 類型的一個擴展,比原有的類型多了一個順序屬性。此屬性在每次插入資料時會自動調整順序值,確保 value 值依照一定順序連續排列。

主要的實現想法是:

1、在一個新的玩家參與到遊戲中時,在redis 中的zset 中新增一筆記錄(記錄內容看具體的需求)score為0

2、當玩家的經驗值改變時,修改該玩家的score 值

3、使用redis 的ZREVRANGE 方法取得排行榜

返回有序集key 中,指定區間內的成員。其中成員的位置依 score 值遞減 (由大到小) 來排列。具有相同 score 值的成員依字典序的反序排列。除了成員按 score 值遞減的次序排列這一點外,ZREVRANGE 命令的其他方面和 ZRANGE 命令一樣。

redis 127.0.0.1:6379> ZADD KEY_NAME SCORE1 VALUE1.. SCOREN VALUEN
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1、資料準備

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2、取得score 高分top10 排名(ZREVRANGE 為降序,ZRANGE 為升序)

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#3、查看用戶ee 的實際排名(ZREVRANK 為降序,ZRANK 為升序)、即時分數

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進一步需求

需要實現最近的24 小時用戶積分排行榜,並統計前10 名的玩家和積分

實現

##主要的實現思路是:

利用ZADD 按小時劃分添加用戶的積分信息,然後用ZUNIONSTORE 並集實現24 小時的遊戲積分總和,實現“24 小時排行榜”;(如果有更好的思路,能夠在下方留言不吝賜教一下就更好了)

    ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...]
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    Redis Zunionstore 指令計算給定的一個或多個有序集的並集,其中給定key 的數量必須以numkeys 參數指定,並     將該並集(結果集)儲存到destination 。

    預設情況下,結果集中某個成員的分數值是所有給定集下該成員分數值總和 。

可能碰到的問題

1、相同分數問題

Redis 在遇到分數相同時是按照集合成員本身的字典順序來排序,這裡即是依照」user2″和”user3″這兩個字串進行排序,以逆序排序的話user3 自然排到了前面。要解決這個問題,我們可以考慮在分數中加入時間戳,計算公式為:

帶時間戳的分數= 實際分數*10000000000 (9999999999 – timestamp)

timestamp 我們採用系統提供的time () 函數,也就是1970 年1 月1 日以來的秒數,我們採用32 位元的時間戳記(這能堅持到2038 年),由於32 位元時間戳記是10 位元十進制整數(最大值4294967295 ),所以我們讓時間戳佔據低10 位(十進制整數),實際分數則擴大10^10 倍,然後把兩部分相加的結果當作zset 的分數。考慮到要按時間倒序排列,所以時間戳這部分需要顛倒一下,這便是用 9999999999 減去時間戳的原因。當我們要讀取玩家實際分數時,只需去掉後 10 位即可。

初步看起來這個方案還不錯,但這裡面有兩個問題。

第一個問題是小問題,採用秒為時間戳可能區分度還不夠,如果同一秒出現兩個分數相同的仍然會出現前面的問題,當然我們可以選擇精度更高的時間戳,但在實際場景中,同一秒誰排前面已經無關緊要。

第二個問題是大問題,因為Redis 的分數類型採用的是double,64 位元雙精確度浮點數只有52 位元有效數字,它能精確表達的整數範圍為- 2^53 到2 ^53,最高只能表示16 位元十進位整數(最大值為9007199254740992,其實連16 位元也不能完整表示)。這就是說,如果前面時間戳佔了 10 位的話,分數就只剩下 6 位了,這對於某些排行榜分數來說是不夠用的。我們可以考慮縮減時間戳位數,例如從 2015 年 1 月 1 日開始計時,但這仍然增加不了幾位。或減少區分度,以分鐘、小時作為時間戳單位。

如果 Redis 的分數型別為 int64,我們就沒有上面的煩惱。說到這裡,其實 Redis 真應該再額外提供一個 int64 型別的 ZSet,但目前只能是幻想,除非自己改其原始碼。

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