Redis系列(六)-SortedSets設計技巧

蘑菇先生發表於2015-07-20
Redis

閱讀目錄:

  1. 介紹
  2. Score佔位
  3. 更多位資訊
  4. 總結

介紹

Redis Sorted Sets是類似Redis Sets資料結構，不允許重複項的String集合。不同的是Sorted Sets中的每個成員都分配了一個分數值(score)，它用於在Sorted Sets中進行成員排序，從最小值到最大值。Sorted Sets中所有的成員都是唯一的，其分數(score)是可以重複的，即是說一個分數可能會對應多個值。

用Sorted Sets可以非常快的進行新增、刪除、或更新成員，其複雜度是O(m*log(n))，m是新增或查詢的成員數量。因為成員是按照順序新增的，所以可以非常快的通過score或者索引進行範圍查詢。訪問Sorted Sets中間的元素也是非常快的，因此可以用sort sets作為一個不重複的小型有序列表。 通過Sorted Sets可以快速操作任何你想做的事情：排序的成員，判斷成員是否在集合中，快速訪問集合中間的成員。

如果多次新增相同的值到Sorted Sets上，redis會以最後一次的值分數為準。

總的來說，在其他資料庫比較難完成的任務，用Sorted Sets可以更快更優效能的完成。

更多Sorted Sets的用法可以檢視官方文件。

Score佔位

Sorted Sets中的Score是個64位整數型別，其範圍在-9007199254740992到9007199254740992之間，這是一個非常有用的關鍵點。

我們通常可以用它進行簡單的範圍查詢，比如把年齡當分數，通過ZRANGEBYSCORE查詢某個年齡段的所有使用者。
查詢18-35年齡的使用者： 

ZRANGEBYSCORE user 18 35

如果有更復雜的需求，比如通過日期，使用者型別等來查詢，就比較困難了。 如果用其他資料結構的話，想查詢多條時就要多次往返操作，有效能上的損耗。 這裡可以用Score整數型別的長度特性，來儲存查詢的條件資訊。

比如有些資料需要通過日期範圍查詢，這是個很常見的場景。

使用Sorted Sets當儲存的資料結構，新增key時把日期進行簡單的轉碼。

一年有365天，在score中預留三位來儲存天份，通過DayOfYear計算出一年第多少天：

var time1=DateTime.Now.DayOfYear

因為第100天前的資料不滿三位，需要進行用0補全，寫個方法：

string AutoCompletion(int length, int num)
    {
        string str = num.ToString();
        if (str.Length > length)
            throw new Exception("max length");
        var real = length - str.Length;
        var sb = new StringBuilder(length);
        for (int j = 0; j < real; j++)
        {
            sb.Append((char) 48);
        }
        sb.Append(str);
        return sb.ToString();
    }

因為資料的日期可能跨年，在天位前預留2位，儲存年份。現在長度是5位，如15200表示的是15年19號(第200天)。 

通過年份+天數計算出當前資料項score的值。

var score= long.Parse(dateTime.Year.ToString().Substring(2, 2) + AutoCompletion(3, dateTime.DayOfYear));

把實際值和分數值儲存到redis裡面：

ZADD test socre value

查詢時把需要查詢的日期範圍轉換到分數,這裡查詢前10天的資料:

        int time1 = DateTime.Now.DayOfYear;
        var score1 = AutoCompletion(time1, 2) + AutoCompletion(DateTime.Now.DayOfYear, 3);

        int time2 = DateTime.Now.DayOfYear;
        var score2 = AutoCompletion(time1, 2) + AutoCompletion(DateTime.Now.AddDays(-10).ToLocalTime().DayOfYear, 3);

在redis中查詢：

ZRANGEBYSCORE user score1 score2

查詢當天(分數)下的資訊：

ZRANGEBYSCORE user score2 score2

更多位資訊

r64位整數型別有16個位置，意味著還可以儲存更多維度資訊。這裡以日期為主，在增加個型別維度，日期位置左移4位，預留4位來儲存型別維度。

如152003456，其3456四位是儲存型別的，可以根據型別種類的多少可以增加位或減少位佔用。

如果單純以日期來查詢時，型別不用傳，後面4位在查詢時補千位最小值和最大值即可。

查詢前10天的資料：

ZRANGEBYSCORE user 151900000 152009999

查詢15年19號3578型別的資料：

ZRANGEBYSCORE user 152003578 152003578

查詢15年19號1000-4000型別的資料：

ZRANGEBYSCORE user 152001000 152004000

關於型別往往不是簡單的資料型別那麼簡單，可以做個簡單的mapping表。

abcd 1000
dcda 1001
以此類推...

在新增時或查詢時注意轉換。

總結

需要注意的是score是整數型別按從小到大排序儲存的，按照上面的設計是不能在指定型別的情況下，進行日期範圍查詢的，因為我們定義日期作為主維度。

通常在資料庫中有很多層級關係的表，比如大分類、子分類、小分類等一級一級遞減。 使用Sorted Sets我們可以模擬這種關係去設計Score值，主維度->次維度->低維度，這樣就可以更快的進行範圍分類資訊的查詢，有個前提是64位整數的位置夠用。

如果沒有類似的需求，可以使用時間戳作為值的分數值，這樣就不需要額外的轉換了。

簡單分享了Sorted Sets儲存設計的經驗，希望對大家有所幫助。

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