Redis Zset（有序集合）

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一、是什么？

Zset（Sorted Set）是 Redis 的一种数据结构，它结合了 Set（集合） 和 Hash（哈希表） 的特性：

1. 元素唯一性：成员（member）不允许重复（类似 Set）。
2. 有序性：每个成员关联一个分数（score），按分数升序排序（默认）。
3. 高效操作：支持基于分数或字典序的范围查询、排名操作等。

数据结构示例（Mermaid 示意图）：

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二、解决什么问题

1. 排序需求：普通 Set 无法按值排序，Zset 通过分数实现动态排序。
2. 高效范围查询：快速获取 Top N 数据（如排行榜）、指定分数区间的成员。
3. 去重 + 权重：在需要唯一性且按权重操作的场景（如优先级队列）替代数据库查询。

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三、核心命令（常用操作）

命令	作用	示例
ZADD key score member	添加成员	ZADD rank 90 Alice
ZRANGE key start stop	按索引升序查询成员	ZRANGE rank 0 -1
ZREVRANGE	按索引降序查询成员	ZREVRANGE rank 0 2
ZRANGEBYSCORE	按分数区间查询	ZRANGEBYSCORE rank 80 95
ZRANK key member	获取成员升序排名	ZRANK rank Alice
ZREM key member	删除成员	ZREM rank Bob
ZINCRBY key increment member	增加成员分数	ZINCRBY rank 5 Alice

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四、应用场景

1. 实时排行榜（如游戏积分榜）：

   // 添加玩家分数
   jedis.zadd("game_rank", 100, "Player1");
   jedis.zadd("game_rank", 85, "Player2");
   
   // 获取Top 3
   Set<String> top3 = jedis.zrevrange("game_rank", 0, 2);

2. 带权重的任务队列：按优先级处理任务（分数=优先级）。
3. 限流系统：用分数存储时间戳，定期清理过期数据（如 ZREMRANGEBYSCORE）。
4. 数据统计：如按分数区间统计用户分布（如成绩分段）。

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五、Java 示例（Jedis 客户端）

import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Set;

public class ZsetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost");
        
        // 添加成员
        jedis.zadd("students", 90, "Alice");
        jedis.zadd("students", 85, "Bob");
        jedis.zadd("students", 95, "Charlie");
        
        // 获取分数升序Top 2
        Set<String> topStudents = jedis.zrange("students", 0, 1);
        System.out.println("Top 2: " + topStudents); // [Bob, Alice]
        
        // 查询分数在[88, 96]的成员
        Set<String> range = jedis.zrangeByScore("students", 88, 96);
        System.out.println("Score 88~96: " + range); // [Alice, Charlie]
        
        // 删除成员
        jedis.zrem("students", "Bob");
        jedis.close();
    }
}

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六、与类似结构的区别

结构	唯一性	有序性	查询能力
Zset	✅	按分数排序	范围查询、排名、分数
Set	✅	❌ 无序	仅支持成员存在性检查
List	❌	按插入顺序排序	通过索引查询，不支持排序
Hash	✅	❌ 无序	键值对查询，无排序能力

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七、重要注意事项

1. 分数范围：分数是双精度浮点数（64位），但避免使用极大/极小值。
2. 相同分数：分数相同时，按成员字典序排序（lexicographical order）。
3. 性能：
   • 添加/删除：O(log N)（N 为成员数量）。
   • 范围查询：O(log N + M)（M 为返回结果数）。
4. 内存优化：使用 ziplist 编码（小规模数据），超过阈值转为 skiplist（跳表）。

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八、总结

Zset 是 Redis 中 唯一支持按权重排序的集合，适用于排行榜、优先级队列等场景。其核心优势是：

1. 通过分数实现高效排序和范围查询。
2. 保证成员唯一性避免重复数据。
   在 Java 中可通过 Jedis/Lettuce 操作 Zset，结合 ZRANGE、ZINCRBY 等命令满足动态排序需求。