使用Redis的有序集合實(shí)現(xiàn)排行榜功能和Spring Boot集成

Redis 的有序集合（Sorted Set）是一個(gè)基于分?jǐn)?shù)（score）排序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它在 Redis 中非常重要，常用于實(shí)現(xiàn)排行榜、近似計(jì)數(shù)器等功能。

Redis 的有序集合（Sorted Set）是基于跳躍表（Skip List）實(shí)現(xiàn)的。跳躍表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其插入、刪除和查找操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都是 O(log n)，相對(duì)于平衡樹（如紅黑樹）的實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單很多。跳躍表的結(jié)構(gòu)類似于鏈表，每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了保存元素值外，還包含一個(gè)指針數(shù)組，分別指向?qū)?yīng)層次的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種多級(jí)指針的設(shè)計(jì)，使得跳表可以跨越多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速搜索，同時(shí)保證跳表結(jié)構(gòu)的高效性和簡(jiǎn)潔性。

有序集合的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由哈希（Hash）和跳躍表組成。在哈希中，存儲(chǔ)了元素及其關(guān)聯(lián)的評(píng)分（分?jǐn)?shù)）。每個(gè)元素都有一個(gè)唯一的評(píng)分，用于確定其在跳躍表中的位置。當(dāng)需要對(duì)有序集合進(jìn)行操作時(shí)，Redis 首先通過哈希表找到元素及其評(píng)分，然后通過跳躍表進(jìn)行相應(yīng)的操作。

以下是 Redis 有序集合（Sorted Set）的一些核心操作及其對(duì)應(yīng)的核心代碼分析：

添加元素（ZADD）：

有序集合中的元素添加操作是通過哈希表和跳躍表協(xié)同完成的。首先，Redis 將元素值和評(píng)分存儲(chǔ)在哈希表中。然后，根據(jù)評(píng)分在跳躍表中找到對(duì)應(yīng)的位置，并將新元素插入到該位置。

獲取元素（ZRANGE、ZREVRANGE）：

有序集合中的獲取元素操作主要依賴于跳躍表。ZRANGE 操作從跳躍表的頭部開始，按照給定的評(píng)分范圍返回符合條件的元素。ZREVRANGE 操作則從跳躍表的尾部開始，按照給定的評(píng)分范圍返回符合條件的元素。

刪除元素（ZREM）：

刪除元素操作首先通過哈希表找到對(duì)應(yīng)元素，然后在跳躍表中刪除該元素。Redis 只需要?jiǎng)h除哈希表中的指向該元素的指針，跳躍表中的元素會(huì)自動(dòng)上移。

更新元素評(píng)分（ZINCRBY）：

更新元素評(píng)分操作僅需修改哈希表中對(duì)應(yīng)元素的評(píng)分，然后重新計(jì)算跳躍表中元素的位置。

獲取有序集合長(zhǎng)度（ZCARD）：

有序集合長(zhǎng)度的操作直接查詢哈希表中的鍵值對(duì)數(shù)量。

隨機(jī)獲取元素（ZRANDMEMBER）：

隨機(jī)獲取元素操作首先從哈希表中隨機(jī)選擇一個(gè)元素，然后在該元素所在的跳躍表區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)元素。

通過以上操作，Redis 實(shí)現(xiàn)了高效有序集合（Sorted Set）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供了高性能的排序和范圍查找功能。

2、實(shí)戰(zhàn)

要使用 Spring Boot 和 Redis 實(shí)現(xiàn)排行榜功能，你可以遵循以下步驟：

引入依賴

在你的 Spring Boot 項(xiàng)目的 pom.xml 文件中，添加以下依賴：

  
      
        org.springframework.boot  
        spring-boot-starter-data-redis  
      
 

配置 Redis

在 application.properties 或 application.yml 文件中配置 Redis 連接信息：

# application.properties  
spring.redis.host=localhost  
spring.redis.port=6379  

# application.yml  
spring:  
  redis:  
    host: localhost  
    port: 6379  

創(chuàng)建 Redis 模板

創(chuàng)建一個(gè) RedisTemplate Bean：

import org.springframework.context.annotation.Bean;  
import org.springframework.context.annotation.Configuration;  
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;  
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;  
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;  
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
@Configuration  
public class RedisConfig {
    @Bean  
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {  
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate<>();  
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);  
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());  
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());  
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());  
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());  
        return redisTemplate;  
    }  
}

創(chuàng)建排行榜實(shí)體類

創(chuàng)建一個(gè)排行榜實(shí)體類，包含用戶 ID、分?jǐn)?shù)等信息：

import java.io.Serializable;
public class RankingEntity implements Serializable {
    private String userId;  
    private double score;
    // 構(gòu)造方法、getter 和 setter 

實(shí)現(xiàn) Redis 排行榜操作

創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)類，實(shí)現(xiàn)排行榜的相關(guān)操作，如添加分?jǐn)?shù)、查詢排名等：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;  
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;  
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Service  
public class RankingService {
    @Autowired  
    private RedisTemplate redisTemplate;
    private static final String RANKING_KEY = "ranking_list";
    /**  
     * 添加分?jǐn)?shù)  
     * @param userId 用戶 ID  
     * @param score 分?jǐn)?shù)  
     */  
    public void addScore(String userId, double score) {  
        ValueOperations valueOperations = redisTemplate.opsForValue();  
        valueOperations.set(RANKING_KEY + ":" + userId, score, 60, TimeUnit.SECONDS);  
    }
    /**  
     * 查詢排名  
     * @return 排名列表  
     */  
    public List