面試：你懂什麼是分布式系統嗎？redis分布式鎖都不會？>>>
遊戲中存在各種各樣的排行榜，比如玩家的等級排名、分數排名等。玩家在排行榜中的名次是其實力的象徵，位於榜單前列的玩家在虛擬世界中擁有無尚榮耀，所以名次也就成了核心玩家的追求目標。
乙個典型的遊戲排行榜包括以下常見功能：
能夠記錄每個玩家的分數；
能夠對玩家的分數進行更新；
能夠查詢每個玩家的分數和名次；
能夠按名次查詢排名前n名的玩家；
能夠查詢排在指定玩家前後m名的玩家。
更進一步，上面的操作都需要在短時間內實時完成，這樣才能最大程度發揮排行榜的效用。
由於乙個玩家名次上公升x位將會引起x+1位玩家的名次發生變化（包括該玩家），如果採用傳統資料庫（比如mysql）來實現排行榜，當玩家人數較多時，將會導致對資料庫的頻繁修改，效能得不到滿足，所以我們只能另想它法。
redis作為nosql中的一員，近年來得到廣泛應用。與memcached相比，redis擁有更多的資料型別和操作介面，具有更大的適用範圍，其中的有序集合（sorted set，也稱為zset）就非常適合於排行榜的構建。下面簡要總結一下。
ubuntu下安裝redis非常簡單，執行如下命令即可：
有序集合首先是集合，其成員（member）具有唯一性，其次，每個成員關聯了乙個分數（score），使得成員可以按照分數排序。關於有序集合的介紹見其命令見
下面介紹幾個能用於排行榜的命令。
假設lb為排行榜名稱，user1、user2等為玩家唯一標識。
1) zadd——設定玩家分數
命令格式：zadd 排行榜名稱 分數 玩家標識時間複雜度：o(log(n))
下面設定了4個玩家的分數，如果玩家分數已經存在，則會覆蓋之前的分數。
redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 89 user1 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 95 user2 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 95 user3 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd lb 90 user4 (integer) 12) zscore——檢視玩家分數命令格式：zscore 排行榜名稱 玩家標識時間複雜度：o(1) 下面是檢視user2這個玩家在lb排行榜中的分數。
redis 127.0.0.1:6379> zscore lb user2 「95」3) zrevrange——按名次檢視排行榜命令格式：zrevrange 排行榜名稱 起始位置 結束位置 [withscores]時間複雜度：o(log(n)+m)
由於排行榜一般是按照分數由高到低排序的，所以我們使用zrevrange，而命令zrange是按照分數由低到高排序。
起始位置和結束位置都是以0開始的索引，且都包含在內。如果結束位置為-1則檢視範圍為整個排行榜。
帶上withscores則會返回玩家分數。
下面為檢視所有玩家分數。
redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores下面為查詢前三名玩家分數。「user3」
「95」
「user2」
「95」
「user4」
「90」
「user1」
「89」
redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 2 withscores4) zrevrank——檢視玩家的排名命令格式：zrevrank 排行榜名稱 玩家標識時間複雜度：o(log(n))「user3」
「95」
「user2」
「95」
「user4」
「90」
與zrevrange類似，zrevrank是以分數由高到低的排序返回玩家排名（實際返回的是以0開始的索引），對應的zrank則是以分數由低到高的排序返回排名。
下面是查詢玩家user3和user4的排名。
redis 127.0.0.1:6379> zrevrank lb user3 (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379> zrevrank lb user1 (integer) 35) zincrby——增減玩家分數命令格式：zincrby 排行榜名稱 分數增量 玩家標識時間複雜度：o(log(n))
有的排行榜是在變更時重新設定玩家的分數，而還有的排行榜則是以增量方式修改玩家分數，增量可正可負。如果執行zincrby時玩家尚不在排行榜中，則認為其原始分數為0，相當於執行zdd。
下面將user4的分數增加6，使其名次上公升到第一位。
redis 127.0.0.1:6379> zincrby lb 6 user4 「96」 redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores6) zrem——移除某個玩家「user4」
「96」
「user3」
「95」
「user2」
「95」
「user1」
「89」
命令格式：zrem 排行榜名稱 玩家標識時間複雜度：o(log(n)) 下面移除玩家user4。
redis 127.0.0.1:6379> zrem lb user4 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zrevrange lb 0 -1 withscores7) del——刪除排行榜「user3」
「95」
「user2」
「95」
「user1」
「89」
命令格式：del 排行榜名稱
排行榜物件在我們首次呼叫zadd或zincrby時被建立，當我們要刪除它時，呼叫redis通用的命令del即可。
redis 127.0.0.1:6379> del lb (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> get lb (nil)免費的方案總有那麼一些不完美。從前面的例子我們可以看到，user2和user3具有相同的分數，但在按分數逆序排序時，user3排在了user2前面。而在實際應用場景中，我們更希望看到user2排在user3前面，因為user2比user3先加入排行榜，也就是說user2先到達該分數。
但redis在遇到分數相同時是按照集合成員自身的字典順序來排序，這裡即是按照」user2″和」user3″這兩個字串進行排序，以逆序排序的話user3自然排到了前面。
要解決這個問題，我們可以考慮在分數中加入時間戳，計算公式為：
帶時間戳的分數 = 實際分數*10000000000 + (9999999999 – timestamp)timestamp我們採用系統提供的time()函式，也就是2023年1月1日以來的秒數，我們採用32位的時間戳（這能堅持到2023年），由於32位時間戳是10位十進位制整數（最大值4294967295），所以我們讓時間戳佔據低10位（十進位制整數），實際分數則擴大10^10倍，然後把兩部分相加的結果作為zset的分數。考慮到要按時間倒序排列，所以時間戳這部分需要顛倒一下，這便是用9999999999減去時間戳的原因。當我們要讀取玩家實際分數時，只需去掉後10位即可。
初步看起來這個方案還不錯，但這裡面有兩個問題。
第乙個問題是小問題，採用秒為時間戳可能區分度還不夠，如果同一秒出現兩個分數相同的仍然會出現前面的問題，當然我們可以選擇精度更高的時間戳，但在實際場景中，同一秒誰排前面已經無關緊要。
第二個問題是大問題，因為redis的分數型別採用的是double，64位雙精度浮點數只有52位有效數字，它能精確表達的整數範圍為-2^53到2^53，最高只能表示16位十進位制整數（最大值為9007199254740992，其實連16位也不能完整表示）。這就是說，如果前面時間戳佔了10位的話，分數就只剩下6位了，這對於某些排行榜分數來說是不夠用的。我們可以考慮縮減時間戳位數，比如從2023年1月1日開始計時，但這仍然增加不了幾位。或者減少區分度，以分鐘、小時來作為時間戳單位。
如果redis的分數型別為int64，我們就沒有上面的煩惱。說到這裡，其實redis真應該再額外提供乙個int64型別的zset，但目前只能是幻想，除非自己改其原始碼。
既然redis也不能完美解決排行榜問題，那最終是不是有必要自己實現乙個專門的排行榜資料結構呢？畢竟實際應用中的排行榜有很多可以優化的地方，比玩家呈金字塔分布，越是低分段玩家數量越多，同一分數擁有大量玩家，玩家增加一分都可能超越很多玩家，這就為優化提供了可能。
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