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在日常的開發中,常常會碰到需要對使用者的分數等進行排序,例如在遊戲裡面需要對戰鬥力進行排行,在組隊活動中需要對各個隊伍的貢獻值進行排行,在微信中需要對各個好友的步數進行排行,此時一般會選擇redis的有序集合對用戶的分數進行存儲,從而實現排行榜的需求,但是不同的場景排行榜的方式也略有不同,以下根據自己日常的開發進行了一下歸納總結。
需求:組隊活動中各隊伍的貢獻值進行排行。
Redis的Sorted Set是String類型的有序集合。集合成員是唯一的,這意味著集合中不能出現重複的資料。
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。
下面先不考慮積分相同的情況,實現排行榜:
// 准备数据,其中value为每个队伍的ID,score为队伍的贡献值 > zadd z1 5 a 6 b 1 c 2 d 10 e (integer) 5 // 分页查询排行榜所有的队伍和贡献值,要使用zrevrange,而不是zrange,贡献值越大越排在前面 > zrevrange z1 0 2 withscores 1) "e" 2) "10" 3) "b" 4) "6" 5) "a" 6) "5" // 增加某个队伍的贡献值 > zincrby z1 3 d "5" > zincrby z1 4 c "5" // 查询排行榜所有的队伍 > zrevrange z1 0 -1 withscores 1) "e" 2) "10" 3) "b" 4) "6" 5) "d" 6) "5" 7) "c" 8) "5" 9) "a" 10) "5" // 查询某个队伍的排名 > zrevrank z1 d (integer) 2
Redis預設實作是相同分數的成員按字典順序排序(09,AZ,a~z),上面使用的是zrevrange,所以是倒序,所以相同分數排序就不能依照時間優先排序。
在上面實作中,如果兩個隊伍的貢獻值相同,也就是積分值相同,無法根據時間的先後進行排行。
所以需要設計一個分數 = 貢獻值 時間戳 ,誰分數大誰排前面,最後還要能根據分數能解析出來貢獻值。
使用整數儲存分數值,redis中score本身是一個double類型,能精確儲存的最大整數數字為2^53=9007199254740992(16位元)。而精確到毫秒的時間戳記需要13位,此時留給儲存貢獻值只有3位數了,當前如果時間只要精確到秒,只需要10位,這樣留給貢獻值就有6位。
整體設計:高3位元表示貢獻值,低13位元表示時間戳記。
如果我們簡單地把score結構由:貢獻值* 10^13 時間戳
拼湊,因為分數越大越靠前,而時間戳越小則越靠前,這樣兩部分的判斷規則是相反的,無法簡單把兩者合成一起變成score。
但是我們可以逆向思維,可以用同一個足夠大的數Integer.MAX減去時間戳,時間戳越小,則得到的差值越大,這樣我們就可以把score的結構改為:貢獻值* 10^13 (Integer.MAX-時間戳)
,這樣就能滿足我們的需求了。
由於redis的score值是double類型,可以使用整數部分儲存貢獻值,小數部分儲存時間戳,同樣時間戳的部分使用一個最大值減去它。
這樣,整體設計變成:分數=貢獻值(Integer.MAX-時間戳) * 10^-13
弊端:由於分數值是由兩個變數來計算得出,所以在為隊伍增加貢獻值時,無法簡單的使用之前的zincrby來改變score的值了,這樣在並發情況下為隊伍增加貢獻值就會導致score值不準確。
錯誤狀況模擬:
假設現在隊伍A的貢獻值為10隊伍A中的球員X為隊伍增加貢獻值1,在程式中算出score為11.xxx隊伍A中的隊員Y為隊伍增加貢獻值1,在程序中算出score為11.yyy隊伍A中的隊員X調用redis的zadd命令設定隊伍的貢獻值為11.xxx隊伍A中的隊員Y調用redis的zadd命令設定隊伍的貢獻值為11.yyy最後算出隊伍A的貢獻值為11,無法保證增加貢獻值這一操作的原子性。
此時需要藉助lua腳本來保證計算和設定貢獻值這兩個操作的原子性:
// 其中KEYS[1]为排行榜key,KEYS[2]为队伍ID // 其中ARGV[1]为增加的贡献值,ARGV[2]为Integer.MAX-时间戳 local score = redis.call('zscore', KEYS[1], KEYS[2]) if not(score) then score=0 end score=math.floor(score) + tonumber(ARGV[1]) + tonumber(ARGV[2]) redis.call('zadd', KEYS[1], score, KEYS[2]) return 1
由於redis中無法使用時間函數,所以(Integer.MAX -時間戳) * 10^-13
部分由腳本外程式計算好傳入。
分頁查詢排行榜,查詢隊伍的排名等功能都可以繼續使用上面的指令。
所謂並列排行榜,就是存在相同排名情況的排行榜。
我們預期的結果如下表:
隊伍ID | 貢獻值 | |
---|---|---|
##a | 100 | |
#b | 99 | |
c | 99 | |
d | 88 | |
e | 87 |
当然现实中也有排名不跳过的情况,我这里考虑的是排名跳过的情况。
redis中score的设计还是采用上面的分数=贡献值 + (Integer.MAX-时间戳) * 10^-13
,只是在查询排名时需要进行计算。
比如要查上表中队伍b的排名,思路如下:
使用命令实现上面的步骤如下:
> zscore 排行榜key teamId > zrevrangebyscore(排行榜key, 上一步得到的score+1, 上一步得到的score, limit, 0 , 1) > zrevrank(排行榜key, 上一步得到的teamId)
为了性能考虑,可以使用下面的脚本一次查出来:
// KEYS[1]表示排行榜key // KEYS[2]表示要查询的队伍的ID local rank = 0 local score = redis.call('zscore', KEYS[1], KEYS[2]) if not(score) then score=0 else score=math.floor(score) local firstScore = redis.call('zrevrangebyscore', KEYS[1], score+1, score, 'limit', 0, 1) rank=redis.call('zrevrank', KEYS[1], firstScore[1]) end return {score,rank}
下面附上分页查询排行榜的脚本,假如一页10条,不用下面的脚本需要查询10次上面的脚本,如果连上面的脚本都没有使用的话就要查询30次redis。
// 排行榜key // ARGV[1]分页起始偏移 // ARGV[2]分页结束偏移 local list = redis.call('zrevrange', KEYS[1], ARGV[1], ARGV[2], 'withscores') local result={} local i = 1 for k,v in pairs(list) do if k%2 == 0 then local teamId = list[k-1] local score = math.floor(v) local firstScore = redis.call('zrevrangebyscore', KEYS[1], score+1, score, 'limit', 0, 1) local rank=redis.call('zrevrank', KEYS[1], firstScore[1]) local l = {teamId=teamId, contributionValue=score, teamRank=rank+1} result[i] = l i = i + 1 end end return cjson.encode(result)
此脚本使用了cjson库,返回的是一个json。
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以上是實例詳解Redis實現排行榜及相同積分按時間排序功能的實現的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!