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    PHP&Redis實現排行榜實時更新

    文章熱詞:PHP,Redis

    日期:2019-10-25 08:37 by Mr. Yang 2540 0 收藏
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    摘要:Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。有序集合的成員是唯一的,但分數 (score) 卻可以重復。

    基本介紹

    Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。

    不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

    有序集合的成員是唯一的,但分數 (score) 卻可以重復。

    集合是通過哈希表實現的,所以添加,刪除,查找的復雜度都是 O (1)。集合中最大的成員數為 2^32 - 1^ (4294967295, 每個集合可存儲 40 多億個成員)。

    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。

    需求描述

    設想在一個游戲中,有上百萬的玩家數據,如果現在需要你根據玩家的經驗值整理一個前 10 名的排行榜,你會怎么做呢?一般的做法是寫一條類似下面這條 sql 語句的方式來獲取:

    select?*?from?game_socre?order?by?score?desc?limit?0,20

    這種方式在數據量較小的情況下可行,但是在數據量大的情況下查詢速度將變慢,特別是還需要聯表查詢時,速度下降的就更明顯了。

    實現

    這時你可以考慮使用 redis 來實現這個功能。

    實現這個功能主要用到的 redis 數據類型是 redis 的有序集合 zset。zset 是 set 類型的一個擴展,比原有的類型多了一個順序屬性。此屬性在每次插入數據時會自動調整順序值,保證 value 值按照一定順序連續排列。

    主要的實現思路是:

    1、在一個新的玩家參與到游戲中時,在 redis 中的 zset 中新增一條記錄(記錄內容看具體的需求)score 為 0

    2、當玩家的經驗值發生變化時,修改該玩家的 score 值

    3、使用 redis 的 ZREVRANGE 方法獲取排行榜

    返回有序集 key 中,指定區間內的成員。其中成員的位置按 score 值遞減 (從大到小) 來排列。具有相同 score 值的成員按字典序的反序排列。除了成員按 score 值遞減的次序排列這一點外,ZREVRANGE 命令的其他方面和 ZRANGE 命令一樣。

    redis?127.0.0.1:6379>?ZADD?KEY_NAME?SCORE1?VALUE1..?SCOREN?VALUEN

    1、數據準備

    楊國偉1.jpg

    2、獲取 score 高分 top10 排名 (ZREVRANGE 為降序,ZRANGE 為升序)

    楊國偉2.jpg

    3、查看用戶 ee 的實際排名 (ZREVRANK 為降序,ZRANK 為升序)、實時分數

    楊國偉3.jpg

    進一步需求

    需要實現最近的 24 小時用戶積分排行榜,并統計前 10 名的玩家和積分

    實現

    主要的實現思路是:

    利用 ZADD 按小時劃分添加用戶的積分信息,然后用 ZUNIONSTORE 并集實現 24 小時的游戲積分總和,實現 “24 小時排行榜”;(如果有更好的思路,能夠在下方留言不吝賜教一下就更好了)

    ZUNIONSTORE?destination?numkeys?key?[key?...]

    Redis Zunionstore 命令計算給定的一個或多個有序集的并集,其中給定 key 的數量必須以 numkeys 參數指定,并 ? ? 將該并集(結果集)儲存到 destination 。

    默認情況下,結果集中某個成員的分數值是所有給定集下該成員分數值之和 。

    可能碰到的問題

    1、相同分數問題

    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。

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