如何使用 Redis 快速实现排行榜?

Redis 的 Sorted Set(有序集合) 是实现排行榜的高效工具,其天然支持按分数排序、范围查询和原子操作。以下是快速实现排行榜的步骤和核心方案:


一、核心数据结构:Sorted Set

  • 特性
    • 每个成员(member)关联一个分数(score),按分数自动排序(分数可重复)。
    • 支持正向/反向排序(ZRANGE/ZREVRANGE)。
    • 提供范围查询、分页、排名获取等操作。

二、基础操作命令

1. 添加/更新分数
bash 复制代码
ZADD leaderboard:game1 1000 "user_A"  # 添加用户A,分数1000
ZADD leaderboard:game1 950 "user_B"   # 添加用户B,分数950
ZADD leaderboard:game1 1200 "user_A"  # 更新用户A的分数为1200(自动覆盖)
2. 获取用户排名(从高到低,1-based)
bash 复制代码
ZREVRANK leaderboard:game1 "user_A"  # 返回 0(第一名)
ZREVRANK leaderboard:game1 "user_B"  # 返回 1(第二名)
3. 获取用户分数
bash 复制代码
ZSCORE leaderboard:game1 "user_A"  # 返回 "1200"
4. 获取Top N用户(从高到低)
bash 复制代码
ZREVRANGE leaderboard:game1 0 4 WITHSCORES  # 获取前5名及分数
# 返回:1) "user_A" 2) "1200" 3) "user_B" 4) "950" ...
5. 获取用户区间排名(如第10-20名)
bash 复制代码
ZREVRANGE leaderboard:game1 9 19 WITHSCORES  # 获取第10到20名(1-based)

三、高级功能实现

1. 排行榜过期(如日榜、周榜)
bash 复制代码
EXPIRE leaderboard:game1 86400  # 设置排行榜24小时后自动删除
2. 分数聚合(如总分、平均分)
bash 复制代码
ZINCRBY leaderboard:game1 50 "user_A"  # 用户A分数增加50
ZSCORE leaderboard:game1 "user_A"       # 获取总分
3. 多维度排行榜(如分类榜单)
bash 复制代码
# 为每个分类创建独立Sorted Set
ZADD leaderboard:game1:category1 1000 "user_A"
ZADD leaderboard:game1:category2 2000 "user_B"
4. 防止重复排名(分数相同按时间排序)
bash 复制代码
# 将时间戳作为分数的一部分(如分数=实际分数 + 时间戳/1000000)
ZADD leaderboard:game1 1200.1625097600 "user_A"  # 分数1200,时间戳1625097600
ZADD leaderboard:game1 1200.1625097601 "user_B"  # 分数相同但时间更晚,排名靠后

四、性能优化技巧

  1. 批量操作 :使用 Pipeline 减少网络往返。

    python 复制代码
    pipeline = redis.pipeline()
    pipeline.zadd("leaderboard", {"user_A": 1000})
    pipeline.zadd("leaderboard", {"user_B": 950})
    pipeline.execute()
  2. 分页优化 :避免大范围查询,结合 LTRIM 截断旧数据。

    bash 复制代码
    ZADD temp_leaderboard 1000 "user_A" 950 "user_B" ...
    ZUNIONSTORE leaderboard:game1 1 temp_leaderboard  # 合并到主榜单
  3. 内存压缩 :对海量数据,使用 ZSETMAXLEN 选项限制成员数量。

    bash 复制代码
    ZADD leaderboard:game1 MAXLEN 1000 1000 "user_A"  # 仅保留前1000名

五、完整示例(游戏积分榜)

python 复制代码
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 添加/更新分数
def update_score(user_id, score):
    r.zadd("leaderboard:game1", {user_id: score})

# 获取用户排名(从0开始)
def get_rank(user_id):
    return r.zrevrank("leaderboard:game1", user_id)

# 获取Top 10用户
def get_top10():
    return r.zrevrange("leaderboard:game1", 0, 9, withscores=True)

# 示例
update_score("user_A", 1500)
update_score("user_B", 1800)
print(get_rank("user_A"))  # 输出:1(第二名)
print(get_top10())         # 输出:[('user_B', 1800.0), ('user_A', 1500.0)]

六、注意事项

  1. 分数精度 :Sorted Set 的分数是 double 类型,避免大整数精度丢失(可改用字符串或时间戳拼接)。
  2. 并发写入:Redis 单线程模型保证原子性,无需额外锁。
  3. 数据持久化 :根据业务需求配置 RDBAOF 持久化,防止数据丢失。

通过 Sorted Set 的灵活操作,Redis 可轻松支撑百万级 QPS 的实时排行榜需求。

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