如何设计一个排行榜系统

原创于 2025-01-16 08:41:39 发布 · 1k 阅读

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#redis #java #spring boot

排行榜在现代应用程序中非常常见，例如直播间的礼物排行榜、微信步数排行榜、游戏段位排行榜等。本文将详细介绍如何设计一个排行榜系统，包括使用 MySQL 和 Redis 的方法。

使用 MySQL 的 ORDER BY 关键字

基本介绍

MySQL 的 ORDER BY 关键字可以对查询结果进行排序。这是实现排行榜的一种简单方法。

SQL 示例

SELECT column1, column2, ...
FROM table_name
ORDER BY column1, column2, ... ASC/DESC;

优缺点

优点：简单，不需要引入额外组件，成本低。
缺点：对数据库性能消耗大，数据量大时效率低。

实际测试

假设我们有一个 cus_order 表，包含 id、score、name 三个字段。

创建表并插入数据

CREATE TABLE cus_order (
    id INT PRIMARY KEY,
    score DECIMAL(10, 2),
    name VARCHAR(50)
);

-- 插入100万条测试数据
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE InsertTestData()
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    WHILE i < 1000000 DO
        INSERT INTO cus_order (id, score, name) VALUES (i, FLOOR(1000000 * RAND()), CONCAT('user', i));
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
END //
DELIMITER ;
CALL InsertTestData();

查询并排序

-- 开启 profiling
SET profiling=1;

-- 查询所有数据按 score 排序
SELECT * FROM cus_order ORDER BY score DESC;

-- 查看查询执行时间
SHOW PROFILES;

优化查询

对 score 字段加索引，并限制只排序前 500 名。

CREATE INDEX idx_score ON cus_order (score DESC);

SELECT * FROM cus_order ORDER BY score DESC LIMIT 500;

使用 Redis 的 Sorted Set

基本介绍

Redis 的 Sorted Set 是一种专门为排行榜设计的数据结构。它通过 score 参数对元素进行排序。

Sorted Set 常用命令

ZADD key score1 member1 score2 member2 ...：向有序集合添加元素。
ZCARD key：获取有序集合的元素数量。
ZSCORE key member：获取元素的 score 值。
ZRANGE key start end：获取有序集合中指定范围的元素。
ZREVRANGE key start end：获取有序集合中指定范围的元素（从大到小）。
ZINCRBY key increment member：增加元素的 score 值。

实际操作

添加数据

ZADD leaderboard 112 user1
ZADD leaderboard 100 user2
ZADD leaderboard 123 user3
ZADD leaderboard 100 user4
ZADD leaderboard 33 user5
ZADD leaderboard 993 user6

获取排行榜

-- 获取所有用户的排行榜
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES

-- 获取前 3 名的排行榜
ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES

查询用户分数和排名

-- 查询用户分数
ZSCORE leaderboard user1

-- 查询用户排名
ZREVRANK leaderboard user1

更新用户分数

-- 更新用户分数
ZINCRBY leaderboard 50 user1

复杂排序操作

多条件排序：可以通过拼接 score 值来实现。
指定日期的数据排序：可以将每天的数据存储在不同的 Sorted Set 中，然后使用 ZUNIONSTORE 或 ZINTERSTORE 命令进行合并。

-- 假设有两个 Sorted Set：zset_20350305 和 zset_20350306
ZUNIONSTORE combined 2 zset_20350305 zset_20350306

-- 指定聚合函数为 MAX
ZUNIONSTORE combined MAX 2 zset_20350305 zset_20350306

在Redis中实现实时更新排行榜主要依赖于其提供的Sorted Set（有序集合）数据结构。Sorted Set非常适合于排行榜的构建，因为它可以快速地添加、更新、删除元素，并且能够高效地返回排名结果。

要实现实时更新排行榜的步骤

存储排行榜数据：使用有序集合（Sorted Set）来存储排行榜数据。有序集合的每个成员都有一个分值（score），表示该成员在排行榜中的位置，成员可以通过分值进行排序。
添加成员：当有新的成员加入到排行榜中时，通过使用命令 ZADD 将其添加到有序集合中，并指定其分值。如果该成员已经存在，可以更新其分值。
查询排行榜：通过使用命令 ZRANGE 或 ZREVRANGE 可以按照分值从小到大或从大到小的顺序查询有序集合中的成员。可以通过指定范围来查询排行榜的部分成员，例如查询前10名。
实时更新排行榜：当有新的成员加入或者成员的分值发生变化时，需要及时更新排行榜。可以使用命令 ZINCRBY 来增加成员的分值，并且指定增加的数量。如果成员已存在，会更新其分值，否则会添加新的成员。
限制排行榜人数：如果需要限制排行榜的人数，可以使用命令 ZREMRANGEBYRANK 或 ZREMRANGEBYSCORE 来删除分值范围或排行范围之外的成员。可以定期执行此操作，以保持排行榜的数据量在指定的范围内。

示例代码

以下是使用Redis命令实现实时更新排行榜的基本示例：

-- 添加或更新玩家得分
ZADD leaderboard 1500 "player:123"
ZADD leaderboard 2000 "player:456"
ZADD leaderboard 1200 "player:789"

-- 查询某玩家的排名
ZRANK leaderboard "player:123"

-- 查询排行榜前 N 名
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES

-- 查询某玩家的得分
ZSCORE leaderboard "player:123"

-- 查询分数区间内的玩家
ZRANGEBYSCORE leaderboard 1000 2000 WITHSCORES