游戲中存在各種各樣的排行榜，比如玩家的等級排名、分數排名等。玩家在排行榜中的名次是其實力的象征，位于榜單前列的玩家在虛擬世界中擁有無尚榮耀，所以名次也就成了核心玩家的追求目標。

一個典型的游戲排行榜包括以下常見功能：

1. 能夠記錄每個玩家的分數；

2. 能夠對玩家的分數進行更新；

3. 能夠查詢每個玩家的分數和名次；

4. 能夠按名次查詢排名前N名的玩家；

5. 能夠查詢排在指定玩家前后M名的玩家。

更進一步，上面的操作都需要在短時間內實時完成，這樣才能最大程度發揮排行榜的效用。

由于一個玩家名次上升x位將會引起x+1位玩家的名次發生變化（包括該玩家），如果采用傳統數據庫（比如MySQL）來實現排行榜，當玩家人數較多時，將會導致對數據庫的頻繁修改，性能得不到滿足，所以我們只能另想它法。

Redis作為NoSQL中的一員，近年來得到廣泛應用。與Memcached相比，Redis擁有更多的數據類型和操作接口，具有更大的適用范圍，其中的有序集合（sorted set，也稱為zset）就非常適合于排行榜的構建。下面簡要總結一下。

## 1\. Redis的安裝

Ubuntu下安裝Redis非常簡單，執行如下命令即可：

> $ sudo apt-get install redis-server

安裝完畢，運行命令行客戶端redis-cli就可以訪問本地redis服務器。

> $ redis-cli > redis 127.0.0.1:6379>

如果要使用最新版本，需要到Redis官網（[http://redis.io](http://redis.io/)）下載最新的代碼自行編譯，步驟略。

## 2\. ZSet的常用命令

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。關于有序集合的介紹見[http://redis.io/topics/data-types#sorted-sets](http://redis.io/topics/data-types#sorted-sets)，其命令見[http://redis.io/commands#sorted_set](http://redis.io/commands#sorted_set)。

下面介紹幾個能用于排行榜的命令。

假設lb為排行榜名稱，user1、user2等為玩家唯一標識。

##### 1) zadd——設置玩家分數

命令格式：***zadd 排行榜名稱 分數 玩家標識*** 時間復雜度：O(log(N))

下面設置了4個玩家的分數，如果玩家分數已經存在，則會覆蓋之前的分數。

> redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 89 user1
> (integer) 1
> redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 95 user2
> (integer) 1
> redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 95 user3
> (integer) 1
> redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 90 user4
> (integer) 1

##### 2) zscore——查看玩家分數

命令格式：***zscore 排行榜名稱 玩家標識*** 時間復雜度：O(1)

下面是查看user2這個玩家在lb排行榜中的分數。

> redis 127.0.0.1:6379> zscore lb user2 > “95”

##### 3) zrevrange——按名次查看排行榜

命令格式：***zrevrange 排行榜名稱 起始位置 結束位置 [withscores]*** 時間復雜度：O(log(N)+M)

由于排行榜一般是按照分數由高到低排序的，所以我們使用zrevrange，而命令zrange是按照分數由低到高排序。

起始位置和結束位置都是以0開始的索引，且都包含在內。如果結束位置為-1則查看范圍為整個排行榜。

帶上withscores則會返回玩家分數。

下面為查看所有玩家分數。

> redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores
> 1) “user3”
> 2) “95”
> 3) “user2”
> 4) “95”
> 5) “user4”
> 6) “90”
> 7) “user1”
> 8) “89”

下面為查詢前三名玩家分數。

> redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 2 withscores
> 1) “user3”
> 2) “95”
> 3) “user2”
> 4) “95”
> 5) “user4”
> 6) “90”

##### 4) zrevrank——查看玩家的排名

命令格式：***zrevrank 排行榜名稱 玩家標識*** 時間復雜度：O(log(N))

與zrevrange類似，zrevrank是以分數由高到低的排序返回玩家排名（實際返回的是以0開始的索引），對應的zrank則是以分數由低到高的排序返回排名。

下面是查詢玩家user3和user4的排名。

> redis 127.0.0.1:6379> zrevrank lb user3
> (integer) 0
> redis 127.0.0.1:6379> zrevrank lb user1
> (integer) 3

##### 5) zincrby——增減玩家分數

命令格式：***zincrby 排行榜名稱 分數增量 玩家標識*** 時間復雜度：O(log(N))

有的排行榜是在變更時重新設置玩家的分數，而還有的排行榜則是以增量方式修改玩家分數，增量可正可負。如果執行zincrby時玩家尚不在排行榜中，則認為其原始分數為0，相當于執行zdd。

下面將user4的分數增加6，使其名次上升到第一位。

> redis 127.0.0.1:6379> zincrby lb 6 user4
> “96”
> redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores
> 1) “user4”
> 2) “96”
> 3) “user3”
> 4) “95”
> 5) “user2”
> 6) “95”
> 7) “user1”
> 8) “89”

##### 6) zrem——移除某個玩家

命令格式：***zrem 排行榜名稱 玩家標識*** 時間復雜度：O(log(N))

下面移除玩家user4。

> redis 127.0.0.1:6379> zrem lb user4
> (integer) 1
> redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores
> 1) “user3”
> 2) “95”
> 3) “user2”
> 4) “95”
> 5) “user1”
> 6) “89”

##### 7) del——刪除排行榜

命令格式：***del 排行榜名稱***

排行榜對象在我們首次調用zadd或zincrby時被創建，當我們要刪除它時，調用redis通用的命令del即可。

> redis 127.0.0.1:6379> del lb
> (integer) 1
> redis 127.0.0.1:6379> get lb
> (nil)

## 3\. 相同分數問題

免費的方案總有那么一些不完美。從前面的例子我們可以看到，user2和user3具有相同的分數，但在按分數逆序排序時，user3排在了user2前面。而在實際應用場景中，我們更希望看到user2排在user3前面，因為user2比user3先加入排行榜，也就是說user2先到達該分數。

但Redis在遇到分數相同時是按照集合成員自身的字典順序來排序，這里即是按照”user2″和”user3″這兩個字符串進行排序，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我們采用系統提供的time()函數，也就是1970年1月1日以來的秒數，我們采用32位的時間戳（這能堅持到2038年），由于32位時間戳是10位十進制整數（最大值4294967295），所以我們讓時間戳占據低10位（十進制整數），實際分數則擴大10^10倍，然后把兩部分相加的結果作為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，只需去掉后10位即可。

初步看起來這個方案還不錯，但這里面有兩個問題。

第一個問題是小問題，采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的分數類型采用的是double，64位雙精度浮點數只有52位有效數字，它能精確表達的整數范圍為-2^53到2^53，最高只能表示16位十進制整數（最大值為9007199254740992，其實連16位也不能完整表示）。這就是說，如果前面時間戳占了10位的話，分數就只剩下6位了，這對于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，比如從2015年1月1日開始計時，但這仍然增加不了幾位。或者減少區分度，以分鐘、小時來作為時間戳單位。

如果Redis的分數類型為int64，我們就沒有上面的煩惱。說到這里，其實Redis真應該再額外提供一個int64類型的ZSet，但目前只能是幻想，除非自己改其源碼。

既然Redis也不能完美解決排行榜問題，那最終是不是有必要自己實現一個專門的排行榜數據結構呢？畢竟實際應用中的排行榜有很多可以優化的地方，比玩家呈金字塔分布，越是低分段玩家數量越多，同一分數擁有大量玩家，玩家增加一分都可能超越很多玩家，這就為優化提供了可能。

到此這篇關于使用Redis實現實時排行榜功能的文章就介紹到這了,更多相關Redis實時排行榜內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！