如何設計一個排行榜？

前言

大家好，我是田螺。

最近有位星球粉絲問：田螺哥，如何設計一個排行榜？

日常開發中，我們經常需要涉及設計排行榜的需求，如禮物排行榜、微信運動排行、王者榮耀段位排行榜等等。今天我帶大家聊聊，排行榜如何設計。

數據庫的 order by

很多小夥伴，一提到排行榜，就想到數據庫的order by。

其實這個思路是沒有錯的，我們假設用order by來實現一個簡單的微信運動步數排行榜。

假設表結構如下:

CREATE TABLE `user_info` (
   `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
   `user_name` varchar(255) DEFAULT NULL,
   `age` int DEFAULT NULL,
   `step` int DEFAULT 0 comment '步數',
   `picture_url` varchar(255) DEFAULT NULL comment '頭像url',
   PRIMARY KEY (`id`)
 ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb3

這時候要實現一個微信步數排行版，不是有手就行嘛：

select * 
from user_info
order by step desc

這個實現沒有問題的，如果表的數據量少的話，反而推薦這樣實現。如果數據量多呢？

我們先來造一千萬數據。

    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            UserInfo record = new UserInfo();
            record.setUserName("user" + i);
            record.setAge(10);
            record.setUserName("userName" + i);
            record.setStep(new Random().nextInt(1000) * 1000);
            record.setPictureUrl("https://tianluo/picture/"+i+".jpg");
            userInfoDao.insertUserInfo(record);
        }

我們現在查詢步數前 1000 的用戶，SQL 如下:

select * 
from user_info
order by step desc limit 0,1000;

然後看下耗時，set @@profiling=1;,show profiles;

可以發現耗時 14 秒多, 這個耗時太久了，這種情況，我們可以添加索引優化它。

ALTER TABLE user_info ADD INDEX idx_step (step);

添加完索引之後，發現再去查步數前 1000 的用戶，0.005 秒:

這時候感覺，order by 做分頁也挺好的。但是這個是你加了索引和限制排序條數的前提下啦。

實際上，當數據量較小且查詢不頻繁時，可以使用 MySQL 的 order by 來實現排行榜。而當數據量較大且需要實時更新並頻繁查詢時，使用 Redis 的有序集合更爲適合。

Redis 的 zset

有序集合zset是 Redis 提供的一種數據結構，它類似於集合（set），但每個成員都關聯着一個分數（score），Redis 使用這個分數來對集合中的成員進行排序。

大家可以看看官網對它的簡介哈：

https://redis.io/commands/zadd/#sorted-sets-101

我們繼續搞一個微信運動排行版。假設 redis 的 key 是 run:ranking, 然後小明的步數是 1000，小華的步數是 3000，小紅的步數是 2000，小李的步數是 4000 步，我們可以用 zadd 添加到redis，如下：

zadd run:ranking 1000 “小明”
zadd run:ranking 3000 “小華”
zadd run:ranking 2000 “小紅”
zadd run:ranking 4000 “小李”

我們用這個命令，就可以輸出排行榜啦：

ZREVRANGE run:ranking 0 -1 WITHSCORES

ZREVRANGE 表示從大到小排序
ZRANGE 表示從小到大排序
ZADD key score1 member1 score2 member2… 表示向集合中添加元素

它在 Redis 類似這樣保存的：

如果在 redis 中的 score 分數相同，它是如何排序的呢？

在 Redis 的有序集合（Sorted Set）中，如果多個成員具有相同的分數，則它們按照字典順序進行排序。具體來說，當有多個成員具有相同的分數時，Redis 會根據成員的字典順序（lexicographical order）對它們進行排序。

字典順序是一種字符串比較的方式，它按照字母表的順序進行排序。對於 ASCII 字符集，字母表的順序是 A-Z，a-z，數字的順序是 0-9。如果成員具有相同的分數，那麼它們將按照它們的字典順序進行排列。

例如，假設有一個名爲 myset 的有序集合，包含了以下成員和分數：

"a" - 1000
"b" - 2000
"c" - 2000
"d" - 3000

在這個示例中，成員 "b" 和 "c" 具有相同的分數 2000。當使用 ZRANGE 或 ZREVRANGE 命令來查看有序集合的成員時，它們將按照字典順序進行排列。因此，成員 "b" 將在成員 "c" 的前面，因爲 "b" 的字典順序小於 "c"。

如果每個人看到的排行榜，都是一樣的，類似上面的處理就可以啦。如果每個人看到的排行榜不一樣的，我們則可以在redis zset的key，加上用戶標誌，比如userId即可。

使用 Redis 的有序集合作爲排行榜，也有一些問題需要注意哈：

內存消耗：有序集合中的數據會存儲在 Redis 的內存中。如果排行榜的數據量非常大，可能會佔用大量的內存資源，導致 Redis 實例的內存使用率增加。
數據更新頻繁：如果排行榜的數據需要頻繁更新，例如每秒鐘都有大量的用戶分數變化，這可能會導致 Redis 的寫入負載增加，影響系統的性能。
網絡開銷：如果客戶端需要頻繁地向 Redis 發送更新排行榜數據的請求，可能會增加網絡開銷，尤其是在高併發的情況下。
數據一致性：在多個客戶端同時更新排行榜數據時，可能會出現數據不一致的情況。雖然 Redis 提供了一些原子操作來確保數據的一致性，但在高併發的情況下，仍然需要注意數據一致性的問題。
持久化：默認情況下，Redis 將數據存儲在內存中，並且可以通過持久化功能將數據寫入磁盤。但是，使用持久化功能可能會影響 Redis 的性能，並增加系統的負載。
高可用性：如果 Redis 實例發生故障或者網絡中斷，可能會影響排行榜的可用性。爲了確保排行榜的高可用性，需要考慮使用 Redis 的主從複製、哨兵模式或者集羣模式來實現數據的備份和故障切換。

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/SKm_xJvbKmCMtZNY9EvATg

前言

數據庫的 order by

Redis 的 zset

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