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

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今天我們說一下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)序列互的問題,煩心事太多太多。。。后來才知道有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,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,毫無疑問,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的各種操作來獲取對(duì)應(yīng)的水果信息。

有了上面的基本信息,接下來我逐一送他們到SortedSet中,如下圖:

從上面的圖中,不知道你有沒有發(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)沒關(guān)系,本來就是這樣。

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)來排序。

  上面就是ZRange的格式模版,前面我在說ZAdd的時(shí)候其實(shí)我也已經(jīng)說了,但是這個(gè)不是重點(diǎn),在說ZAdd的時(shí)候留下了一個(gè)問題就是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來說最最重要的方法了,文章開頭我也說了,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

  簡單的操作都已經(jīng)演示完畢了,接下來探討下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,可以與平衡二叉樹媲美,它就是1987年才出來的新型高效數(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“ 的思想一樣,用它來保持”樹“或者”鏈表”的平衡。
     詳細(xì)的我就不說了哈,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,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,接下來我們來看看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,接下來還有一個(gè) score屬性,這個(gè)就是key值啦。。。skiplist就是根據(jù)它來進(jìn)行排序的哈。 

4>  接下來就是第二個(gè)枚舉zskiplist,這個(gè)沒什么意思,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。。。

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