redis----zset详解

Redis 的 Zset（Sorted Set，有序集合）是一种兼具唯一性和有序性的复合数据结构，在实际开发中常用于排行榜、延时任务、范围统计等场景。

核心特性

• 元素唯一，分数排序：每个元素（member）唯一，但分数（score）可重复。Zset 会根据分数对元素进行升序排序，分数相同则按元素字典序排序。
• 动态排序：元素的分数可随时更新，更新后 Zset 会自动重新排序，无需手动维护。
• 高效性能：基于跳表（Skip List）和哈希表实现，插入、删除、范围查询的时间复杂度均为 O (log N)，在大数据量下仍能保持高效。

常用命令

元素操作

• ZADD：添加或更新元素及分数

  ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]
  

  • NX：仅当元素不存在时添加
  • XX：仅当元素存在时更新分数
  • INCR：将分数视为增量（如积分累加）
    示例：

  redis

  ZADD rank 95 "Alice" 88 "Bob" 92 "Charlie"  # 批量添加
  ZADD rank XX 98 "Alice"                     # 更新Alice的分数
  ZADD rank INCR 5 "Bob"                      # Bob的分数加5
  

• ZSCORE：获取元素的分数

  ZSCORE key member
  

  示例：ZSCORE rank "Alice" → 返回 "98"

有序查询

• ZRANGE：按分数升序查询指定范围元素（0 为第一个，-1 为最后一个）

  ZRANGE key start end [WITHSCORES]
  

  示例：ZRANGE rank 0 -1 WITHSCORES → 返回带分数的元素列表

• ZREVRANGE：按分数降序查询（适合排行榜 “从高到低”）

  ZREVRANGE key start end [WITHSCORES]
  

  示例：ZREVRANGE rank 0 1 WITHSCORES → 返回 Top 2 元素

范围统计与删除

• ZRANGEBYSCORE：按分数区间查询元素

  ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
  

  示例：ZRANGEBYSCORE rank 90 100 → 查询分数 90-100 的元素

• ZREM：删除指定元素

  ZREM key member [member ...]
  

  示例：ZREM rank "Bob" → 删除 Bob，返回删除数量

典型应用场景

1. 排行榜系统：如游戏积分榜、电商销量榜，用 ZREVRANGE 快速获取 Top N，ZSCORE 实时查询用户排名。
2. 延时任务队列：将任务 ID 作为元素，执行时间戳作为分数，定期用 ZRANGEBYSCORE 获取 “已到执行时间” 的任务。
3. 范围统计：如统计 “分数 80-90 分的学生”“粉丝数 1 万以上的博主”，通过 ZRANGEBYSCORE 高效筛选。

注意事项

• 分数精度：分数为 64 位浮点型，避免过度依赖高精度（如小数位数过多可能导致排序误差）。
• 大数据量优化：若 Zset 元素超百万级，避免使用 ZRANGE 0 -1 全量查询，建议分页查询（如 ZRANGE 0 99）。
• 内存占用：Zset 比普通 Set 内存占用稍高，若对内存敏感，需结合业务合理使用。

内部编码

Redis 中 Zset 的内部编码并非固定，会根据数据规模自动切换，核心目标是平衡「内存效率」和「操作性能」，主要包含两种编码形式：

一、ziplist（压缩列表）编码

这是 Zset 存储小规模数据时的默认编码，触发条件需同时满足以下 2 个配置阈值（可在 redis.conf 调整）：

• 元素总数量 ≤ zset-max-ziplist-entries（默认值：128）
• 每个元素的「member（成员）」字符串长度 ≤ zset-max-ziplist-value（默认值：64 字节）

1. 存储结构

ziplist 是连续的内存块，元素按「score（分数）升序」依次存储，格式为：
[zlbytes（总长度）][zltail（尾偏移）][zllen（元素数）][score1][member1][score2][member2]...[zlend（结束标识）]

• score：以「小端字节序的浮点型」存储（节省空间）；
• member：以原始字符串形式存储，无额外指针开销。

2. 核心特点

• 优点：内存占用极低（连续内存 + 紧凑存储），遍历效率高（无需跳转指针）；
• 缺点：插入 / 删除元素时需移动后续内存块，时间复杂度为 O (n)，数据量大时性能骤降。

二、skiplist（跳表）+ dict（哈希表）编码

当 Zset 数据规模超过 ziplist 的阈值（元素数超 128 或 member 长度超 64 字节）时，Redis 会自动转为该编码，这是 Zset 处理「大规模数据」的核心结构。

1. 结构组成（双结构协同）

两种结构共享同一份数据（通过指针关联，无冗余存储），各自负责不同场景的高效操作：

（1）skiplist（跳表）—— 维护有序性与范围操作

• 本质：多层级链表结构，每个节点包含多个「层级指针」（类似 “高速公路 + 普通公路” 的分层索引）；
• 作用：按 score 升序存储所有元素，支持 O(log n) 复杂度的插入、删除，以及范围查询（如 ZRANGE、ZREVRANGE、ZRANGEBYSCORE 等）；
• 优势：相比平衡二叉树（如红黑树），跳表实现更简单，且范围查询效率更高。

（2）dict（哈希表）—— 快速定位元素分数

• 本质：经典的键值对结构，「键 = member」，「值 = 对应的 score」；
• 作用：支持 O(1) 复杂度的「根据 member 查 score」操作（如 ZSCORE 命令）；
• 优势：避开跳表的 O (log n) 查找开销，直接通过哈希映射快速定位。

三、编码转换规则

• 单向转换：仅支持「ziplist → skiplist+dict」，一旦触发转换，后续即使删除元素使数据规模缩小，也不会再转回 ziplist；
• 触发时机：添加元素时实时检查阈值，一旦超过立即转换（无需手动干预）；
• 配置调整：若业务中 Zset 多为小规模数据，可适当调大 zset-max-ziplist-entries 或 zset-max-ziplist-value，进一步节省内存；若多为大规模数据，可调小阈值，提前切换到高性能编码。

四、查看当前编码

通过 OBJECT ENCODING 命令可直接查看某个 Zset 的内部编码，示例：

127.0.0.1:6379> ZADD myzset 1 "a" 2 "b"  # 小规模数据，用 ziplist
(integer) 2
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING myzset
"ziplist"  # 输出 ziplist127.0.0.1:6379> ZADD myzset 3 "long-long-member-more-than-64-bytes-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING myzset
"zset"  # 输出 zset，代表 skiplist+dict 编码