ZSet

介绍

ZSet作为Redis中应用作为广泛的一种兼具集合特性和排序能力的高级数据结构，他在保留Set集合无重复元素特性的同时，为每一个元素（member）关联了一个分数（score）来实现元素的有序排列。

每个member是唯一的，不允许重复，但是score是可以重复的，如果向Redis中添加已存在的member，Redis 不会新增一个重复 member，而是会用新的 score 覆盖该 member 原有的 score，并根据新 score 重新调整其在有序集合中的位置。

底层数据结构

Redis为ZSet设计了两种底层实现，会根据数据量自动切换，以平衡性能和内存占用

在Redis7.0中，压缩列表数据结构已经被废弃了，交由listpack数据结构来实现了

当ZSet中元素数量<=128&&每个元素的member的长度<=64字节时，用的是压缩列表（ZipLIst）

其余情况用跳表（SkipList）+哈希表（HashTable）

跳表负责有序排列和范围查询，存储score+member的映射，元素按score升序排列

哈希表负责快速查找，存储member-score的映射

两种结构共享同一份 member 和 score 数据（仅存储一次），保证数据一致性。

下面来讲一下跳表的原理

跳表是通过分层索引优化链表的查询效率，本质是多层有序链表

它的最底层是一个普通的有序的按score升序链表，包含所有元素

上层就是索引层，每一层都是下层的抽样（比如每隔 2 个元素取一个索引），用于快速定位元素范围

他的查询过程是从顶层索引该死，沿水平方向查找，遇到比目标打的元素时向下一层，直到底层找到目标

应用场景

1. 排行榜系统（最经典）
需求：用户积分排名、商品销量排名、文章阅读量排名等，支持实时更新和 “Top N” 查询。
实现：
用 ZSET 的 member 存储用户 ID / 商品 ID，score 存储积分 / 销量 / 阅读量。
新增 / 更新时用 ZADD 或 ZINCRBY 调整分数。
查询前 10 名用 ZREVRANGE key 0 9。
查询某个用户的名次用 ZREVRANK。

2. 延迟队列
需求：实现 “定时任务”（如 10 分钟后发送短信、订单 30 分钟未支付自动取消）。
实现：
用 ZSET 的 score 存储 任务执行时间戳，member 存储任务 ID / 详情。
生产者：ZADD delay_queue <timestamp> <task_id>。
消费者：通过 ZRANGEBYSCORE delay_queue 0 <current_timestamp> LIMIT 0 1 轮询获取 “已到执行时间” 的任务，拿到后用 ZREM 删除任务（避免重复执行）。

3. 范围查询与去重
需求：存储用户的身高 / 年龄等数值型数据，支持查询 “180-190cm 的用户”，且保证用户唯一。
实现：
member 存储用户 ID，score 存储身高 / 年龄。
范围查询用 ZRANGEBYSCORE，天然去重（ZSET 不允许重复 member）。

4. 好友亲密度排序
需求：根据用户与好友的互动次数（聊天、点赞）计算亲密度，按亲密度降序显示好友列表。
实现：
为每个用户维护一个 ZSET（如 friend_intimacy:user1），member 存储好友 ID，score 存储亲密度。
互动时用 ZINCRBY 增加亲密度分数。
展示好友列表时用 ZREVRANGE 按亲密度降序查询。