Redis基本数据类型：Sorted Set （ZSet）

ZSet

一、ZSet 类型概述

Redis 的 Sorted Set 是一个 有序的、不重复的 字符串集合，结合了 Set 的唯⼀性和 List 的有序性。每个元素都会关联一个 score（分数），Redis 正是通过分数来为集合中的元素进行 从小到大 的排序。

核心特点：

• 元素唯一：集合中的元素（member）不重复
• 有序性：元素按照 score 排序
• 分数可重复：不同元素可以有相同的 score

二、基本方法

1. 添加更新与删除元素

• ZADD key [NX|XX] [GT|LT] [CH] [INCR] score1 member1 [score2 member2 ...] ：添加元素

  • NX：只添加新元素，不更新已存在的
  • XX：只更新已存在的元素，不添加新元素
  • INCR：对 score 进行增加操作
  • CH：返回被修改的元素数量

127.0.0.1:6379> zadd name 1 xiaozhang  #添加元素并设置score
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd name 2 zhangxiao
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd name nx 3 xiaozhang  
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd name xx ch 3 xioazhang  #没有元素，更新失败
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd name xx ch 3 xiaozhang
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd name xx ch 4 xiaozhang
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrem name xiaozhang  #删除一个或多个元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange name 0 -1
1) "zhangxiao"

2. 查询元素

127.0.0.1:6379> zadd map 1 one 2 twe 3 three 4 four
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zrange map 0 -1  #按score升序获取所有的元素
1) "one"
2) "twe"
3) "three"
4) "four"
127.0.0.1:6379> zrange map 0 -1 withscores  #按score升序获取所有的元素及score
1) "one"
2) "1"
3) "twe"
4) "2"
5) "three"
6) "3"
7) "four"
8) "4"
127.0.0.1:6379> zrevrange map 0 -1  #按score降序获取所有的元素
1) "four"
2) "three"
3) "twe"
4) "one"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore map 0 2  #返回指定分数范围的元素
1) "one"
2) "twe"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore map 0 2 withscores
1) "one"
2) "1"
3) "twe"
4) "2"
127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore map 3 2  #降序返回指定分数范围的元素
1) "three"
2) "twe"
127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore map 3 2 withscores
1) "three"
2) "3"
3) "twe"
4) "2"

3. 统计与排名操作

127.0.0.1:6379> zadd map 1 one 2 twe 3 three 4 four
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zcard map  #统计集合中的元素数
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zcount map -inf +inf  #获取集合某个区间中有多少元素（-inf表示负无穷，+inf表示正无穷）
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zcount map 2 3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrank map twe  #获取元素的升序排名
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrank map twe withscore  #获取元素的升序排名及对应的score
1) (integer) 1
2) "2"
127.0.0.1:6379> zrevrank map twe  #获取元素的降序排名    
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrevrank map twe withscore  #获取元素的降序排名及对应的score
1) (integer) 2
2) "2"
127.0.0.1:6379> zscore map three  #获取元素的score
"3"

4. 集合操作

127.0.0.1:6379> zadd num 1 v1 2 v2 3 v3 4 v4
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zadd count 3 v3 4 v4 5 v5 6 v6
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zunion 2 num count  #获取并集
1) "v1"
2) "v2"
3) "v5"
4) "v3"
5) "v6"
6) "v4"
127.0.0.1:6379> zinter 2 num count  #获取交集
1) "v3"
2) "v4"

三、内部实现

zset 的底层实现根据元素数量和大小自动选择：

1. ziplist（压缩列表） ：

   • 当元素数量较少（默认 ≤ 128），且所有元素长度较小（默认 ≤ 64 字节）时使用
   • 内存紧凑，按 score 排序存储

2. skiplist（跳跃表） + dict（字典） ：

   • 当不满足 ziplist 条件时使用
   • skiplist 用于按 score 排序和范围查询
   • dict 用于 O(1) 时间复杂度的元素查找

四、ZSet 类型的应用场景

排行榜系统 ：最经典的用法。实现游戏积分榜、商品销量排名、热门内容榜单等，通过 ZREVRANGE 快速获取排名靠前的元素。例如：ZADD leaderboard 5000 "player1" 4800 "player2"。

延迟队列 ：将任务的执行时间戳作为 score，使用 ZRANGEBYSCORE 获取到期的任务，实现定时任务调度。通过 ZREM 原子性地取出并删除已处理任务。

范围查询和分段统计 ：对学生成绩、商品价格区间、用户年龄分布等进行分段查询和统计，通过 ZRANGEBYSCORE 和 ZCOUNT 实现高效的范围查询。

时间轴系统 ：将时间戳作为 score，存储用户动态、新闻事件、系统日志等，通过 ZREVRANGE 获取最新的内容，实现时间序列数据的管理。

带权重的标签和推荐 ：存储标签及其权重值，用于热门标签推荐、内容排序等，通过 ZINCRBY 动态调整权重，ZREVRANGE 获取热门项。