PHP+Redis 有序集合實現 24 小時排行榜即時更新

基本介紹

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

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。

集合是透過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的複雜度都是 O (1)。集合中最大的成員數為 2^32 - 1^ (4294967295, 每個集合可儲存 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

設想在一個遊戲中，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，你會怎麼做呢？一般的做法是寫一條類似下面這條sql 語句的方式來取得：

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

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

實作

這時你可以考慮使用 redis 來實作這個功能。

實作這個函數主要用到的 redis 資料型別是 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。此屬性在每次插入資料時會自動調整順序值，確保 value 值依照一定順序連續排列。

主要的實現想法是：

1、在一個新的玩家參與到遊戲中時，在redis 中的zset 中新增一筆記錄（記錄內容看具體的需求）score為0

2、當玩家的經驗值改變時，修改該玩家的score 值

3、使用redis 的ZREVRANGE 方法取得排行榜

返回有序集key 中，指定區間內的成員。其中成員的位置依 score 值遞減 (由大到小) 來排列。具有相同 score 值的成員依字典序的反序排列。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、資料準備

2、取得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)、即時分數

進一步需求

需要實現最近的24 小時用戶積分排行榜，並統計前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，然後用ZUNIONSTORE 並集實現24 小時的遊戲積分總和，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 指令計算給定的一個或多個有序集的並集，其中給定key 的數量必須以numkeys 參數指定，並     將該並集(結果集)儲存到destination 。

    預設情況下，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總和 。

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本身的字典順序來排序，這裡即是依照」user2″和”user3″這兩個字串進行排序，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 我們採用系統提供的time () 函數，也就是1970 年1 月1 日以來的秒數，我們採用32 位元的時間戳記（這能堅持到2038 年），由於32 位元時間戳記是10 位元十進制整數（最大值4294967295 ），所以我們讓時間戳佔據低10 位（十進制整數），實際分數則擴大10^10 倍，然後把兩部分相加的結果當作zset 的分數。考慮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，只需去掉後 10 位即可。

初步看起來這個方案還不錯，但這裡面有兩個問題。

第一個問題是小問題，採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 的分數類型採用的是double，64 位元雙精確度浮點數只有52 位元有效數字，它能精確表達的整數範圍為- 2^53 到2 ^53，最高只能表示16 位元十進位整數（最大值為9007199254740992，其實連16 位元也不能完整表示）。這就是說，如果前面時間戳佔了 10 位的話，分數就只剩下 6 位了，這對於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，例如從 2015 年 1 月 1 日開始計時，但這仍然增加不了幾位。或減少區分度，以分鐘、小時作為時間戳單位。

如果 Redis 的分數型別為 int64，我們就沒有上面的煩惱。說到這裡，其實 Redis 真應該再額外提供一個 int64 型別的 ZSet，但目前只能是幻想，除非自己改其原始碼。

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