redis-zset数据类型的常见指令(sorted set)

当你想学zset数据类型的时候，说明你应该已经接触过list，set之类的数据类型，list是一个链表，且list中的元素是可以重复的，就像数组中的元素一致，但是set可以说是一个集合，并且set存的每一个元素都是唯一的，这就像我们学习过的set数据结构一样，可以是TreeSet，HashSet；

而我今天要说的是zset集合，set是无序的，zset是有序的，那zset是根据什么来排序的，在设计的时候就给zset的每一个元素member绑定了一个score分数，每一个member都有一个score，每一个score也都有一个member，可以通过member找到对应的score，也可以通过score找到对应的member，听起来像是key-value，但不是key-value，如果是key-value，通过key可以找到value，但是通过value，却不能找到key；

以上是一个抽象的概念，接下来用一张图来表示一下：

从上面这张图就可以看到每一个member都有一个score，可以理解成给这个member绑定一个score，表示这个member的某种属性的大小，联想到游戏的话可以说是一个玩家的战力等等，而且zset天生就是有序的，排序的依据是score，上面的图其实降序的，但是实际zset默认的排序是升序的；虽然member和score是成对出现的，但是终究member是主角，score只是辅助作用；这时候可能有人会有疑问，member不能重复，那score总可以重复的，是的，score是可以重复，那么既然排序依据是score，如果score一样，该如何排序的，总不能是根据先来后到的顺序，实际不是的，而且根据member字符的字典序来排序的；接下来就介绍一下如何使用zset吧；

1、zadd key [nx|xx] [gt|lt] [ch] [incr] score member [score member ....]

        我们可以来看一下官方文档对这个指令的介绍

如果是XX：只是更新已经存在的元素，不会添加新的元素，这个elements指的是member，也就是说如果member已经存在的话，我们就是去更新他的score，如果member不存在，也不会添加一个新的member-score；

如果是NX：只是添加新的元素，不会更新已经存在的元素；如果member不存在，就添加一个这个member-score，如果member存在，也不会更新他的score；

LT：只是更新已经存在的元素当这个新的score小于原来member的score；这个flag并不会阻止添加新的member-score；也就是这个指令只对已经存在的元素生效，如果元素不存在，这个LT并不会影响添加元素；

GT：只是更新已经存在的元素，当这个新的score大于原来member的score；这个flag并不会阻止添加新的member-score；也就是这个指令只对已经存在的元素生效，如果元素不存在，这个GT并不会影响添加元素；

如果这个指令不加上CH的话，返回值就是添加成功的member，因为有些member添加的时候肯定有些是已经存在的，所以返回值并不一定等于你添加的member-score的对数；CH（是change缩写）意思是加上ch就会改变指令的返回值的大小，会在原来的返回值的大小（添加成功的对数）的基础上加上socre被改变的个数，返回值的大小并不只是新添加的member的个数；

最后一个选择项：incr，其实值适用于只有一个score member的时候，会原来的score的基础上机上socre，作为该member新的元素；

2、zadd key incr value member

        给member的score加上value，value可以是小数，可以是负数，返回就是改变后的score 

3、zcard key

        返回key的member-score的对数，时间复杂度是O(1)，原因是有一个变量存的就是key的member-score的对数；

4、zcount key mix max

        返回score在[mix,max]的个数，时间复杂度是O(logN)，这个个数是如何得出来的呢？辉县根据mix去找到member的下标，再根据max去找到member的下标，根据两个下标就可以得到个数；

值得一提的是，我们可以给min或者max加上一个（），用来把区间变成开区间，如果要去掉min，在min前加上一个（ ,也就是zcount key （ min max，区间就变成了（min,max];有趣的是如果你要去掉max，就不是在max后面加上一个），而且是在max前加上一个（ ,也就zcount key （min (max;我们都说一个语法如果要让人容易学的话，就要符合直观的感受，但是显然这个就有点让人难以接受，但是一想又还好，加上（ 就是开区间嘛；

5、zrange key start end [withscores]

        只是就是去查下标是start到end的member，并返回member，如果加上withscores，就会把member的score也一起返回；为什么说是下标的呢？因为我们知道zset其实是有顺序的，是会按照score排序的，所以redis也会他们一个下标，作为排名，可以理解是排名的

6、 zrevrange key start end [withscores]

        这个指令的作用实际和zrange一致，只是range是按照升序的返回，而zrevrange是按照升序返回的，仅此而且；

7、zrangebyscore key min max [withscores]

        相信从zrangebyscore可以看出来就是按照给的min，max作为分数范围去获取这个分数范围的member，甚至返回他的score；返回的顺序就是按照降序的顺序，也就是按照redis实现的zset默认的排序顺序；

8、zpopmax key [count]

        这个指令指查找key中的score最大的count个member，删除之后并且返回member以及score，如果有指定count，那就是删除count个，如果没有，就是默认删除并返回一个；

9、bzpopmax key [key ...] timeout

        这个指令是带有阻塞等待功能的删除并返回最大的socre的元素，timeout就是等待的时间，整数的话就是秒，如果是小数，那就表示毫秒；他可以一次性的监听一个甚至多个key，如果监听的多个key都没有元素，就会一直等待，直到有一个key中有member，就停止等待，并且立即删除这个元素，并且返回member以及score；

既然有出队的最大的元素，那就有出队最小的元素的指令，比如zpopmin，以及带有阻塞功能的bzpopmin，用法以及功能跟zpopmax，bzpopmax一致；

10、zrank key member

        rank是排名的意思，这个指令就是去获取member的排名，下标，根据默认的升序，最小的0；

11、zrevrank key member

        这个指令就是按照降序的方式去获取member的下标，也及时排名，如果他是最大的，返回的就是0，以此类推；

12、zscore key member

        这个指令就是去获取member的score，获取member的score，时间复杂度是O(logN），但是redis在实现的时候就考虑到这个点会被频繁使用，所以就针对这个指令进行优化，牺牲空间复杂度来提高时间复杂度，时间复杂度达到了O(1);

13、zrem key member [member]

        可以一次性的删除一个或者多个member，返回成功删除的个数，时间复杂度就是O(logN*M)，M指的是删除的个数，logN是查找并删除一个的时间复杂度；

14、zremrangebyrank key start end

        这个是根据排名的范围去删除member，下标可以是负数，也可以是超越长度的数，redis并不是你的排名给你的不合法而报错，而是会尽可能的正确的处理你给的排名；

15、zincrby key value member

        这个指令主要是对member对应的score进行加减操作，如果value是正数，那就是加操作，如果是负数，那就是减操作，返回值就是加减后的socre；并且支持双精度浮点数，可以加减小数；如果操作的member不存在，那就会以value和member去创建一个新的member score这样一个pair；

16、ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

注意zinter，zunion，zdiff这个命令是从redis6.2才开始有的，而zinterstore等这几个是从redis5就支持的，zinterstore是求交集，是将结果保存到另一个key中；zunionstore是求交集，是将结果保存到另一个key中；zdiffstore是求交集，是将结果保存到另一个key中；接下来就主要讲一个zinterstore，其他两个指令的用法是一致的，就不做赘述；

交集，并集，差集计算都会产生一个结果，destination就是用存这个结果集的zset；

numkeys是一个整数，用来表示有几个zset参与交集运算，也就是后面跟的key的个数，很多人可能有疑问，为什么要有这样一个整数来表示呢？难不成是因为有多个key吗？但是我们前面所学到的指令也有相当多是有多个key参与运算的，为什么其他的就不用有numkeys这样一个整数来表示呢？关于这个问题，redis官方也是做出了解释：

他是这么说的：要强制提供一个numkeys在多个输入的key和其他参数之前；实际目的就是为了知道到底有多少个key参与运算，有这个numkeys就不会把后面的其他参数当做key参与运算，虽然后面的参数不一定有，但是一但有就会而且没有这个numkeys就会出错，所以一定要加上这个numkeys；其实说到这里，大家可能会联想到两个知识点，一个是http协议的content-length，这个用来记录的是正文的长度，http协议主要分为四个部分，首行、请求头（键值对）、空行、正文，如果没有content-length正确记录正文的长度，那就看会出现“粘包问题”；http协议是使用tcp协议的进行传输的，从http3.0开始才开始使用udp协议进行传输，而tcp协议就是使用字节流进行传输的，所以只要是使用字节流这样的IO方式进行传输的，就一定会出现“粘包问题”，所以一定要有方法去避免这样的问题；

weights在这里的意思是：权重，用途就是“综合考虑”，就是说一个元素是重要的，但是相比较其他的元素就没有那么重要的，所以重要的我们就给更大的权重值，比较不重要的就给一个不那么大的权重值；这里参与运算的集合都是有序集合，特殊的就是每一个member都有一个score，这里的权重就相当与一个系数，每一个score都会乘上这个系数，来参与运算；

AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>：经过权重计算之后，每一个key都会有一个不同的score，比如求的是交集，那么两个key都会有一个相同的member，可能member的score就不一样，那我们要如何决定要用那个score来当做要存入的key的score呢？如果是sum，那就是表示两个key的score相加当做存入的key的score，如果是min，那就是用最小的score，如果是max，那就是用比较大的score，这里还是比较好理解的；

这么说的话还是比较抽象的，可能会觉得很难，但是实际并不难，接下来就真正的结合例子来说明一下

先使用一个最简单的指令来看一下效果：zinterstore key3  2 key1 key2

可以看到求交集后的key的score是他们的score的和，也就说如果不指定AGGREGATE，那就是默认sum；

接下来我们加上权重参数，并指定要min（可以是小数）

key1的所有socre都乘上2，key2的所有socre都乘上3，难免key1的score就是20,40,60，key2的score就是45,75,90,又要求取小的，所以结果就是20,40,60；

结合以上的两个例子，相信已经理解这个指令所有参数的意思了；

这个指令的时间复杂度是：O(N*K)+O(M+logM),N指的是最短的zset的长度，K是参与运算的zset的个数，M指的是要结果集的个数；