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郑思愿 · 更新于 2017-12-11 08:00:54

积分排行榜

需求

积分排行榜是 Redis 的经典应用。

倘若数据都存在数据库中,每次访问网页都需要对所有的数据做排序,对于日访问量大的网站来说,不仅服务器吃不消,用户体验也不佳。在 Redis 中提供了 sorted set 数据结构——有序集合,其底层实现是跳表,因此插入和删除的效率都很高,适用于需实时排序的场景,游戏中的积分排行榜就是一个例子。

ZSET 命令简介

针对有序集合,Redis 准备了一系列的命令,实现排行榜需要了解相关命令的使用。

  1. ZADD:添加新的元素,用法如下:ZADD key score member [score member …] key 表示有序集合的键名;member 即是元素数据,score 表示元素的积分。内部主要是按 member 和 score 来排序。
  2. ZRANGE:按分数从低到高返回给定排名区间的元素,用法如下:ZRANGE key start stop [WITHSCORES] start 表示起始排名,stop 为终止排名。ZRANGE 的实现也不难,类二分搜索即可。TODO
  3. ZREVRANGE:按分数从高到低返回给定排名区间的元素,用法和上面的一样。
  4. ZRANK:返回某个元素的排名,用法如下:ZRANK key member 原理类似,类二分搜索 TODO。

实现

拿论坛距离,需要在论坛首页展示最热的几个帖子,这些热帖会经常更新的。当某个帖子被访问时,对于帖子的访问次数,除了写数据库之外,还要写 Redis,即更新 score。

用 python 写一个 leaderboard:

# -*- coding: utf-8 -*-
#!/usr/bin/python
import redis
class Leaderboard:
    def __init__(self,host,port,key,db):
        self.host = host
        self.port = port
        self.key = key
        self.db = db
        self.r = redis.StrictRedis(host=self.host,port=self.port,db=self.db)
    def isRedisValid(self):
        return self.r is None
    def addMember(self,member,score):
        if self.isRedisValid():
            return None
        return self.r.zadd(self.key,score,member)
    def delMember(self,member):
        if self.isRedisValid():
            return None
        return self.r.zrem(self.key,member)
    def incrScore(self,member,increment):
        """increase score on specified member"""
        if self.isRedisValid():
            return None
        return self.r.zincrby(self.key,member,increment)
    def getRankByMember(self,member):
        """Get ranking by specified member."""
        if self.isRedisValid():
            return None
        return self.r.zrank(self.key,member)
    def getLeaderboard(self,start,stop,reverse,with_score):
        """Return the whole leaderboard."""
        if self.isRedisValid():
            return None
        return self.r.zrange(self.key,start,stop,reverse,with_score)
    def getLeaderboardByPage(self,item_per_page,page_num,reverse=False,with_score=False):
        """Return part of leaderboard configurably."""
        # fix parameters
        if item_per_page <= 0:
            item_per_page = 5
        if page_num <= 0:
            page_num = 1
        # note: it is possible that return value is empty list.
        return self.getLeaderboard((page_num-1)*item_per_page,
                                    page_num*item_per_page-1,
                                            reverse,with_score)
    def getWholeLeaderboard(self,reverse=False,with_score=False):
        """Return the whole leaderboard."""
        return self.getLeaderboard(0,-1,reverse,with_score)

性能

访问论坛首页的时候,就可以直接从 Redis 直接获取最热的帖子,返回某个帖子的排名复杂度为 O(logN * m),其中 N 为跳表的长度,m 为匹配长度。

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