第八章:进入Redis的SET的核心

一.SET概念

有序集合相对于字符串、列表、哈希、集合来说会有⼀些陌⽣。它保留了集合不能有重复成员的特点,但与集合不同的是,有序集合中的每个元素都有⼀个唯⼀的浮点类型的分数(score)与之关联,这使得有序集合中的元素是可以维护有序性的,但这个有序不是⽤下标作为排序依据,⽽是⽤这个分数。


有序集合提供了获取指定分数和元素范围查找、计算成员排名等功能,合理地利⽤有序集合,可
以帮助我们在实际开发中解决很多问题

有序集合中的元素是不能重复的,但分数允许重复。类比于⼀次考试之后,每个⼈一定有⼀个唯⼀的分数,但分数允许相同

列表、集合、有序集合三者的异同点:

二.SET核心命令

2.1ZADD

添加或者更新指定的元素以及关联的分数到 zset(有序集合)中,分数应该符合 double 类型,+inf/-inf 作为正负极限也是合法的。

ZADD 的相关选项:

  • XX:仅仅用于更新已经存在的元素,不会添加新元素。
  • NX:仅用于添加新元素,不会更新已经存在的元素。
  • CH:默认情况下,ZADD 返回的是本次添加的元素个数,但指定这个选项之后,就会还包含本次更新的元素的个数。
  • INCR:此时命令类似 ZINCRBY 的效果,将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定一个元素和分数。

语法:

复制代码
ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]

命令有效版本:1.2.0 之后

时间复杂度:O(log(N))

返回值:本次添加成功的元素个数。

zadd后,会按照顺序进行插入

XX:

NX:

CH:

INCR:


2.2ZRANGE

ZRANG:返回指定区间⾥的元素,分数按照升序。带上 WITHSCORES 可以把分数也返回。
语法:

复制代码
 ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

此处的 [start, stop] 为下标构成的区间. 从 0 开始, ⽀持负数.
命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(log(N)+M)
返回值:区间内的元素列表


2.3ZRERVANGE

返回指定区间⾥的元素,分数按照降序。带上 WITHSCORES 可以把分数也返回。
备注:这个命令可能在 6.2.0 之后废弃,并且功能合并到 ZRANGE 中。
语法:

复制代码
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(log(N)+M)
返回值:区间内的元素列表。


2.4ZCARD

ZCARD :获取⼀个 zset 的基数(cardinality),即 zset 中的元素个数。
语法:

复制代码
ZCARD key

命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(1)
返回值:zset 内的元素个数。


2.5ZCOUNT

ZCOUNT :返回分数在 min 和 max 之间的元素个数,默认情况下,min 和 max 都是包含的
语法:

复制代码
ZCOUNT key min max

命令有效版本:2.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N))
返回值:满⾜条件的元素列表个数。


2.6ZPOPMAX,ZPOPMIN

ZPOPMAX :删除并返回分数最⾼的 count 个元素。
语法:

复制代码
 ZPOPMAX key [count]

命令有效版本:5.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N) * M)
返回值:分数和元素列表。

ZPOPMIN同理


2.7BZPOPMAX

ZPOPMAX 的阻塞版本。
语法:

复制代码
 BZPOPMAX key [key ...] timeout

命令有效版本:5.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N))
返回值:元素列表。

BZPOPMIN(同类)


2.8ZRANK,ZREVRANK

ZRANK :返回指定元素的排名,升序。
语法:

复制代码
 ZRANK key member

命令有效版本:2.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N))
返回值:排名。


ZREVRANK :返回指定元素的排名,降序。
语法: ZREVRANK key member
命令有效版本:2.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N))
返回值:排名。


2.9ZSCORE

ZSCORE :返回指定元素的分数。
语法:

复制代码
 ZSCORE key member

命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(1)
返回值:分数。


2.10ZREM

删除指定的元素。
语法:

复制代码
ZREM key member [member ...]

命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(M*log(N))
返回值:本次操作删除的元素个数


2.11ZREMRANGEBYRANK

ZREMRANGEBYRANK :按照排序,升序删除指定范围的元素,左闭右闭。
语法:

复制代码
ZREMRANGEBYRANK key start stop

命令有效版本:2.0.0 之后
时间复杂度:O(log(N)+M)
返回值:本次操作删除的元素个数。

2.12ZREMRANGEBYSCORE

ZRANGEBYSCORE :返回分数在 min 和 max 之间的元素,默认情况下,min 和 max 都是包含的
**备注:**这个命令可能在 6.2.0 之后废弃,并且功能合并到 ZRANGE 中。
语法:

复制代码
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]

命令有效版本:1.0.5 之后
时间复杂度:O(log(N)+M)
返回值:区间内的元素列表

2.13ZINCRBY

ZINCRBY :为指定的元素的关联分数添加指定的分数值。
语法:

复制代码
ZINCRBY key increment member

命令有效版本:1.2.0 之后
时间复杂度:O(log(N))
返回值:增加后元素的分数


2.14ZINTERSCORES(交集)

使用WEIGHTS权重(第一个数字2表示对key1 的分数乘以2,第二个数字3表示对key2的分数乘以3,最后相加);

两个集合的键相同了,需要选择哪个值?

MAX取最大,MIN取最小


2.15ZUNIONSTORE(并集)

求出给定有序集合中元素的并集并保存进目标有序集合中,在合并过程中以元素为单位进行合并,元素对应的分数按照不同的聚合方式和权重得到新的分数

使用权重WEIGHTS

AGGREGATE MAX | MIN


三.SET的编码方式

有序集合类型的内部编码有两种:

  • ziplist(压缩列表) :当有序集合的元素个数小于 zset-max-ziplist-entries 配置(默认 128 个),同时每个元素的值都小于 zset-max-ziplist-value 配置(默认 64 字节)时,Redis 会用 ziplist 作为有序集合的内部实现,ziplist 可以有效减少内存的使用。

  • skiplist(跳表) :当 ziplist 条件不满足时,有序集合会使用 skiplist 作为内部实现,因为此时 ziplist 的操作效率会下降。

1)当元素个数较少且每个元素较小时,内部编码为 ziplist

复制代码
127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 
(integer) 3 
127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey 
"ziplist"

2)当元素个数超过 128 个,内部编码变为 skiplist

复制代码
127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 
(integer) 3 
127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey 
"ziplist"

3)当某个元素大于 64 字节时,内部编码变为 skiplist

复制代码
127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 "one string bigger than 64 bytes ... 省略 ..." 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey 
"skiplist"

四.SET的应用场景

记住单位转换:

比如12亿字节 约等于 1.2GB

记住三个单词:thousand :kb(千),million :mb(百万),million(十亿)

有序集合比较典型的使用场景就是排行榜系统。例如常见的网站上的热榜信息,榜单的维度可能是多方面的:按照时间、按照阅读量、按照点赞量。本例中我们使用点赞数这个维度,维护每天的热榜:

1)添加用户赞数

例如用户 james 发布了一篇文章,并获得 3 个赞,可以使用有序集合的 zaddzincrby 功能:

之后如果再获得赞,可以使用 zincrby

复制代码
zadd user:ranking:2022-03-15 3 james

zincrby user:ranking:2022-03-15 1 james

2)取消用户赞数

由于各种原因(例如用户注销、用户作弊等)需要将用户删除,此时需要将用户从榜单中删除掉,可以使用 zrem。例如删除成员 tom:

复制代码
zrem user:ranking:2022-03-15 tom

3)展示获取赞数最多的 10 个用户

此功能使用 zrevrange 命令实现:

复制代码
zrevrange user:ranking:2022-03-15 0 9

4)展示用户信息以及用户分数

此功能将用户名作为键后缀,将用户信息保存在哈希类型中,至于用户的分数和排名可以使用 zscorezrank 来实现。

复制代码
hgetall user:info:tom
zscore user:ranking:2022-03-15 mike
zrank user:ranking:2022-03-15 mike