Redis有序集合類型的操作_動(dòng)力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

今天我們說(shuō)一下Redis中最后一個(gè)數(shù)據(jù)類型 “有序集合類型”，回首之前學(xué)過(guò)的幾個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不知道你會(huì)不會(huì)由衷感嘆，開(kāi)源的世界真好，寫這些代碼的好心人真的要一生平安哈，不管我們想沒(méi)想的到的東西，在這個(gè)世界上都已經(jīng)存在著，曾幾何時(shí)，我們想把所有數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式組成后灌輸?shù)絻?nèi)存中，然而為了達(dá)到內(nèi)存共享的方式，不得不將這塊內(nèi)存單獨(dú)部署，同時(shí)還要考慮怎么序列化，何時(shí)序列互的問(wèn)題，煩心事太多太多。。。后來(lái)才知道有redis這么個(gè)玩意，能把高級(jí)的，低級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單獨(dú)包裝到一個(gè)共享內(nèi)存中（Redis），高級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是本篇所說(shuō)的 “有序集合”。       

一： 有序集合（SortedSet）

　　 可能有些初次接觸SortedSet集合的人可能會(huì)說(shuō)，這個(gè)集合的使用場(chǎng)景都有哪些？？？ 我可以明確的告訴你：“范圍查找“的天敵就是”有序集合“，任何大數(shù)據(jù)量下，查找一個(gè)范圍的時(shí)間復(fù)雜度永遠(yuǎn)都是 O[(LogN)+M]，其中M：返回的元素個(gè)數(shù)。

　　 為了從易到難，我們還是先看一下redis手冊(cè)，挑選幾個(gè)我們常用的方法觀摩觀摩效果。。。 　

從上面17個(gè)命令中，毫無(wú)疑問(wèn)，常用的命令為ZADD，ZREM，ZRANGEBYSCORE，ZRANGE。 

1. ZADD

ZADD key score member [[score member] [score member] ...]

將一個(gè)或多個(gè) member 元素及其 score 值加入到有序集 key 當(dāng)中。

　　這個(gè)是官方的解釋，賦值方式和hashtable差不多，只不過(guò)這里的key是有序的而已。下面我舉個(gè)例子：我有一個(gè)fruits集合，其中記錄了每個(gè)水果的price，然后我根據(jù)price的各種操作來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的水果信息。

有了上面的基本信息，接下來(lái)我逐一送他們到SortedSet中，如下圖：

從上面的圖中，不知道你有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)到什么異常？？？至少有兩種。

1> 浮點(diǎn)數(shù)近似值的問(wèn)題，比如grape，我在add的時(shí)候，寫明的是2.8，在redis中卻給我顯示近似值2.79999....，這個(gè)沒(méi)關(guān)系，本來(lái)就是這樣。

2>  默認(rèn)情況下，SortedSet是以key的升序排序的方式進(jìn)行存放。 

2.  ZRANGE，ZREVRANGE

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

返回有序集 key 中，指定區(qū)間內(nèi)的成員。

其中成員的位置按 score 值遞增(從小到大)來(lái)排序。

  上面就是ZRange的格式模版，前面我在說(shuō)ZAdd的時(shí)候其實(shí)我也已經(jīng)說(shuō)了，但是這個(gè)不是重點(diǎn)，在說(shuō)ZAdd的時(shí)候留下了一個(gè)問(wèn)題就是ZRange默認(rèn)是按照key升序排序的，對(duì)吧，那如果你想倒序顯示的話，怎么辦呢？？？其實(shí)你可以使用ZRange的鏡像方法ZREVRANGE 即可，如下圖： 

3. ZRANGEBYSCORE

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

返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之間(包括等于 min 或 max )的成員。有序集成員按 score 值遞增(從小到大)次序排列。

 這個(gè)算是對(duì)SortedSet來(lái)說(shuō)最最重要的方法了，文章開(kāi)頭我也說(shuō)了，有序集合最利于范圍查找，既然是查找，你得有條件對(duì)吧，下面我舉個(gè)例子： 

  1>  我要找到1-4塊錢的水果種類，理所當(dāng)然，我會(huì)找到【葡萄，蘋果】，如下圖：

 127.0.0.1:6379> zrangebyscore fruits 1 4 withscores
 1) "grape"
 2) "2.7999999999999998"
 3) "apple"
 4) "3.5"
 127.0.0.1:6379> 

  2>  我要找到1-4區(qū)間中最接近4塊的水果是哪個(gè)？？？ 這個(gè)問(wèn)題就是要找到apple這個(gè)選項(xiàng)，那如果找到呢？？？ 仔細(xì)想想我可以這么做，

　  　   將1-4區(qū)間中的所有數(shù)倒序再取第一條數(shù)據(jù)即可，對(duì)吧，如下圖：

127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore fruits 4 1 withscores
1) "apple"
2) "3.5"
3) "grape"
4) "2.7999999999999998"
127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore fruits 4 1 withscores limit 0 1
1) "apple"
2) "3.5"
127.0.0.1:6379>

4. ZREM

ZREM key member [member ...]

移除有序集 key 中的一個(gè)或多個(gè)成員，不存在的成員將被忽略。

當(dāng) key 存在但不是有序集類型時(shí)，返回一個(gè)錯(cuò)誤。
跟其他方法一樣，zrem的目的就是刪除指定的value成員，比如這里我要?jiǎng)h除scores=3.5 的 apple記錄。

127.0.0.1:6379> zrem fruits apple
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange fruits 0 -1 withscores
1) "grape"
2) "2.7999999999999998"
3) "pear"
4) "4.0999999999999996"
5) "banana"
6) "5"
7) "nut"
8) "9.1999999999999993"
127.0.0.1:6379>

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)沒(méi)有apple的相關(guān)記錄了，因?yàn)橐呀?jīng)被我刪除啦。。。 

二：探索原理

　　簡(jiǎn)單的操作都已經(jīng)演示完畢了，接下來(lái)探討下sortedset到底是由什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支撐的，大家應(yīng)該早有耳聞，sortedset在CURD的攤還分析上都是Log(N)的復(fù)雜度，可以與平衡二叉樹(shù)媲美，它就是1987年才出來(lái)的新型高效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“跳躍表(SkipList)”,SkipList牛的地方在于跳出了樹(shù)模型的思維，用多層鏈表的模式構(gòu)造了Log(N)的時(shí)間復(fù)雜度，層的高度增加與否，采用隨機(jī)數(shù)的模式，這個(gè)和 ”Treap樹(shù)“ 的思想一樣，用它來(lái)保持”樹(shù)“或者”鏈表”的平衡。
     詳細(xì)的我就不說(shuō)了哈，不然的話又是一篇文章啦，如果非要了解的話，大家可以參見(jiàn)一下百度百科，我大概看了下百科里面畫的這張圖，就像下面這樣：

這幅圖中有三條鏈，在SkipList中是必須要保證每條鏈中的數(shù)據(jù)必須有序才可以，這是必須的。 

1. 如果要在level1層中找到節(jié)點(diǎn)6，那么你需要逐一遍歷，需要6次查找才能正確的找到數(shù)據(jù)。

2. 如果你在level2層中找到節(jié)點(diǎn)6的話，那么你需要4次才能找到。

3. 如果你在level3層中找到節(jié)點(diǎn)6的話，那么你需要3次就可以找到。。。。 

現(xiàn)在宏觀理解上，是不是有一種感覺(jué)，如果level的層數(shù)越高，相對(duì)找到數(shù)據(jù)需要遍歷的次數(shù)就越少，這就是跳躍表的思想，不然怎么跳哈，接下來(lái)我們來(lái)看看redis中是怎么定義這個(gè)skiplist的，它的源碼在redis.h 中：

/* ZSETs use a specialized version of Skiplists */
 typedef struct zskiplistNode {
  robj *obj;
  double score;
  struct zskiplistNode *backward;
  struct zskiplistLevel {
   struct zskiplistNode *forward;
   unsigned int span;
  } level[];
 } zskiplistNode;
 typedef struct zskiplist {
  struct zskiplistNode *header, *tail;
  unsigned long length;
  int level;
 } zskiplist;

從源碼中可以看出如下幾點(diǎn)：

1>   zskiplistnode就是skiplist中的node節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)level[]數(shù)組，如果你夠聰明的話，你應(yīng)該知道這個(gè)level[]就是存放著上圖中
         的 level1，level2，level3 這三條鏈。 

2>   level[]里面是zskiplistLevel實(shí)體，這個(gè)實(shí)體中有一個(gè) *forward指針，這個(gè)指針就是指向同層中的后續(xù)節(jié)點(diǎn)。 

3>   在zskiplistLevel中還有一個(gè) robj類型的*obj指針，這個(gè)就是RedisObject對(duì)象哈，里面存放的就是我們的value值，接下來(lái)還有一個(gè) score屬性，這個(gè)就是key值啦。。。skiplist就是根據(jù)它來(lái)進(jìn)行排序的哈。 

4>  接下來(lái)就是第二個(gè)枚舉zskiplist，這個(gè)沒(méi)什么意思，純粹的包裝層，比如里面的length是記錄skiplist中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，level記錄skiplist 當(dāng)前的層數(shù)，用*header,*tail記錄skiplist中的首節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)。。。僅此而已。。。