使用Redis的有序集合实现排行榜功能和Spring Boot集成

Redis 的有序集合（Sorted Set）是一个基于分数（score）排序的数据结构，它在 Redis 中非常重要，常用于实现排行榜、近似计数器等功能。

Redis 的有序集合（Sorted Set）是基于跳跃表（Skip List）实现的。跳跃表是一种高效的数据结构，其插入、删除和查找操作的平均时间复杂度都是 O(log n)，相对于平衡树（如红黑树）的实现要简单很多。跳跃表的结构类似于链表，每个节点除了保存元素值外，还包含一个指针数组，分别指向对应层次的下一个节点。这种多级指针的设计，使得跳表可以跨越多个节点进行快速搜索，同时保证跳表结构的高效性和简洁性。

有序集合的底层数据结构由哈希（Hash）和跳跃表组成。在哈希中，存储了元素及其关联的评分（分数）。每个元素都有一个唯一的评分，用于确定其在跳跃表中的位置。当需要对有序集合进行操作时，Redis 首先通过哈希表找到元素及其评分，然后通过跳跃表进行相应的操作。

以下是 Redis 有序集合（Sorted Set）的一些核心操作及其对应的核心代码分析：

添加元素（ZADD）：

有序集合中的元素添加操作是通过哈希表和跳跃表协同完成的。首先，Redis 将元素值和评分存储在哈希表中。然后，根据评分在跳跃表中找到对应的位置，并将新元素插入到该位置。

获取元素（ZRANGE、ZREVRANGE）：

有序集合中的获取元素操作主要依赖于跳跃表。ZRANGE 操作从跳跃表的头部开始，按照给定的评分范围返回符合条件的元素。ZREVRANGE 操作则从跳跃表的尾部开始，按照给定的评分范围返回符合条件的元素。

删除元素（ZREM）：

删除元素操作首先通过哈希表找到对应元素，然后在跳跃表中删除该元素。Redis 只需要删除哈希表中的指向该元素的指针，跳跃表中的元素会自动上移。

更新元素评分（ZINCRBY）：

更新元素评分操作仅需修改哈希表中对应元素的评分，然后重新计算跳跃表中元素的位置。

获取有序集合长度（ZCARD）：

有序集合长度的操作直接查询哈希表中的键值对数量。

随机获取元素（ZRANDMEMBER）：

随机获取元素操作首先从哈希表中随机选择一个元素，然后在该元素所在的跳跃表区间内随机选择一个元素。

通过以上操作，Redis 实现了高效有序集合（Sorted Set）的数据结构，提供了高性能的排序和范围查找功能。

2、实战

要使用 Spring Boot 和 Redis 实现排行榜功能，你可以遵循以下步骤：

引入依赖

在你的 Spring Boot 项目的 pom.xml 文件中，添加以下依赖：

  
      
        org.springframework.boot  
        spring-boot-starter-data-redis  
      
 

配置 Redis

在 application.properties 或 application.yml 文件中配置 Redis 连接信息：

# application.properties  
spring.redis.host=localhost  
spring.redis.port=6379  

# application.yml  
spring:  
  redis:  
    host: localhost  
    port: 6379  

创建 Redis 模板

创建一个 RedisTemplate Bean：

import org.springframework.context.annotation.Bean;  
import org.springframework.context.annotation.Configuration;  
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;  
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;  
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;  
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
@Configuration  
public class RedisConfig {
    @Bean  
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {  
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate<>();  
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);  
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());  
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());  
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());  
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());  
        return redisTemplate;  
    }  
}

创建排行榜实体类

创建一个排行榜实体类，包含用户 ID、分数等信息：

import java.io.Serializable;
public class RankingEntity implements Serializable {
    private String userId;  
    private double score;
    // 构造方法、getter 和 setter 

实现 Redis 排行榜操作

创建一个服务类，实现排行榜的相关操作，如添加分数、查询排名等：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;  
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;  
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Service  
public class RankingService {
    @Autowired  
    private RedisTemplate redisTemplate;
    private static final String RANKING_KEY = "ranking_list";
    /**  
     * 添加分数  
     * @param userId 用户 ID  
     * @param score 分数  
     */  
    public void addScore(String userId, double score) {  
        ValueOperations valueOperations = redisTemplate.opsForValue();  
        valueOperations.set(RANKING_KEY + ":" + userId, score, 60, TimeUnit.SECONDS);  
    }
    /**  
     * 查询排名  
     * @return 排名列表  
     */  
    public List