PHP+Redis 有序集合實現 24 小時排行榜實時更新

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

不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 正是通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) 卻可以重復。

集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的復雜度都是 O (1)。 集合中最大的成員數為 2^32 - 1^ (4294967295, 每個集合可存儲 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

設想在一個游戲中，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，你會怎么做呢？一般的做法是寫一條類似下面這條 sql 語句的方式來獲?。?/p>

 select * from game_socre order by score desc limit 0,20

這種方式在數據量較小的情況下可行，但是在數據量大的情況下查詢速度將變慢，特別是還需要聯表查詢時，速度下降的就更明顯了。

實現

這時你可以考慮使用 redis 來實現這個功能。

實現這個功能主要用到的 redis 數據類型是 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。此屬性在每次插入數據時會自動調整順序值，保證 value 值按照一定順序連續排列。

主要的實現思路是：

1、在一個新的玩家參與到游戲中時，在 redis 中的 zset 中新增一條記錄（記錄內容看具體的需求）score 為 0

2、當玩家的經驗值發生變化時，修改該玩家的 score 值

3、使用 redis 的 ZREVRANGE 方法獲取排行榜

返回有序集 key 中，指定區間內的成員。其中成員的位置按 score 值遞減 (從大到小) 來排列。具有相同 score 值的成員按字典序的反序排列。 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

1、數據準備

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

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

進一步需求

需要實現最近的 24 小時用戶積分排行榜，并統計前 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，然后用 ZUNIONSTORE 并集實現 24 小時的游戲積分總和，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 ...]

Redis Zunionstore 命令計算給定的一個或多個有序集的并集，其中給定 key 的數量必須以 numkeys 參數指定，并 將該并集(結果集)儲存到 destination 。

默認情況下，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之和 。

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自身的字典順序來排序，這里即是按照”user2″和”user3″這兩個字符串進行排序，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 我們采用系統提供的 time () 函數，也就是 1970 年 1 月 1 日以來的秒數，我們采用 32 位的時間戳（這能堅持到 2038 年），由于 32 位時間戳是 10 位十進制整數（最大值 4294967295），所以我們讓時間戳占據低 10 位（十進制整數），實際分數則擴大 10^10 倍，然后把兩部分相加的結果作為 zset 的分數?？紤]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，只需去掉后 10 位即可。

初步看起來這個方案還不錯，但這里面有兩個問題。

第一個問題是小問題，采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 的分數類型采用的是 double，64 位雙精度浮點數只有 52 位有效數字，它能精確表達的整數范圍為 - 2^53 到 2^53，最高只能表示 16 位十進制整數（最大值為 9007199254740992，其實連 16 位也不能完整表示）。這就是說，如果前面時間戳占了 10 位的話，分數就只剩下 6 位了，這對于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，比如從 2015 年 1 月 1 日開始計時，但這仍然增加不了幾位?；蛘邷p少區分度，以分鐘、小時來作為時間戳單位。

如果 Redis 的分數類型為 int64，我們就沒有上面的煩惱。說到這里，其實 Redis 真應該再額外提供一個 int64 類型的 ZSet，但目前只能是幻想，除非自己改其源碼。

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