Sorted Set 排行榜：课程周榜、总分榜与延时任务

这一课你将能做到

1. 用 ZSET 完成加分、取榜单、查排名、查分数的完整操作
2. 为本站搭建「课程周榜 + 历史总分榜」双榜结构
3. 用 ZSET 实现按时间触发的延时任务和滑动窗口限流

为什么要学

如果说前几类结构各有一句口诀，Sorted Set（有序集合，简称 ZSET）的口诀是「带分数的 Set，且时刻按分数排好序」。成员唯一，但每个成员绑着一个浮点分数，Redis 用跳表（skiplist）+ 哈希表维持有序，取前 10 名、查某人排名、按分数段筛选，全部高效。

本站最显眼的 ZSET 场景就是排行榜：

• 课程周榜：本周通过题目得到的积分，每周一清零重开；
• 全站总分榜：历史累计积分，长期有效；
• 还要能随时回答「我现在第几名、离上一名差几分」。

用数据库做排行榜意味着高频 ORDER BY score DESC LIMIT 10，既慢又难扛并发；ZSET 让这些查询变成常数或对数时间。

先建立图像

key: rank:course:7:weekly

成员(用户ID)    分数(score)
  user:1003  →   980
  user:1001  →   860
  user:1007  →   860
  user:1002  →   720
   ↑ 顺序：分数从低到高存着，取榜从高往低读

同分怎么办？按成员名字字典序再排，所以排名稳定、不并列出错。

底层结构：哈希表负责「成员 → 分数」的 O(1) 查询，跳表负责「按分数有序」地范围读取，两者配合让所有排行榜操作都快。

跟着做

步骤 1：加入成员与加分

127.0.0.1:6379> ZADD rank:course:7:weekly 860 user:1001 720 user:1002 980 user:1003
(integer) 3

用户每通过一题加 10 分，用 ZINCRBY（成员不存在会自动创建，按 0 起加）：

127.0.0.1:6379> ZINCRBY rank:course:7:weekly 10 user:1001
"870"

ZADD 常用选项：NX（只加新成员）、XX（只更新已有成员）、GT/LT（新分数大于/小于当前才更新）、INCR（当 ZINCRBY 用）。

步骤 2：取榜单

取分数最高的前 10 名（ZREVRANGE，Redis 7 推荐统一用 ZRANGE + REV）：

127.0.0.1:6379> ZRANGE rank:course:7:weekly 0 9 REV WITHSCORES
1) "user:1003"
2) "980"
3) "user:1001"
4) "870"
5) "user:1002"
6) "720"

加上名次给前端用（排行从 1 开始数）：

127.0.0.1:6379> ZRANGE rank:course:7:weekly 0 2 REV WITHSCORES

步骤 3：查我的排名和分数

127.0.0.1:6379> ZREVRANK rank:course:7:weekly user:1001
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZSCORE rank:course:7:weekly user:1001
"870"

ZREVRANK 返回从高到低的名次，下标从 0 开始，所以展示时要 +1。ZRANK 是从低到高。查我和上一名差多少：

127.0.0.1:6379> ZRANGE rank:course:7:weekly 0 0 REV
1) "user:1003"
127.0.0.1:6379> ZSCORE rank:course:7:weekly user:1003
"980"

步骤 4：按分数段筛选与总数

查所有 800 分以上的学员：

127.0.0.1:6379> ZRANGE rank:course:7:weekly 800 +inf BYSCORE REV WITHSCORES
1) "user:1003"
2) "980"
3) "user:1001"
4) "870"

-inf、+inf 表示负、正无穷；分数前加 ( 表示开区间，如 (800 是严格大于 800。榜单总人数：

127.0.0.1:6379> ZCARD rank:course:7:weekly
(integer) 3

步骤 5：周榜与总分榜合并

用户通过一题，周榜加 10 分、总分榜加 10 分：

127.0.0.1:6379> ZINCRBY rank:course:7:weekly 10 user:1001
"880"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY rank:alltime 10 user:1001
"1530"

每周一凌晨用定时任务清周榜（直接删键，新一周首次加分自动重建）：

127.0.0.1:6379> DEL rank:course:7:weekly
(integer) 1

也可以把多个课程周榜加权汇总成「学习之星总周榜」：

127.0.0.1:6379> ZUNIONSTORE rank:weekly:all 2 rank:course:7:weekly rank:course:8:weekly WEIGHTS 1 1.5 AGGREGATE MAX
(integer) 0

WEIGHTS 给每个榜乘权重（难课分更值钱），AGGREGATE 可取 SUM/MIN/MAX。取交集用 ZINTERSTORE，比如「既在 A 榜又在 B 榜」的活跃学员。

步骤 6：延时任务

把「要做的事」当成员，把「该执行的时间戳」当分数：

127.0.0.1:6379> ZADD delay:tasks 1760000060 job:unlock:order:88
(integer) 1

定时程序每秒捞所有「分数 ≤ 当前时间戳」的任务：

127.0.0.1:6379> ZRANGE delay:tasks -inf 1760000060 BYSCORE LIMIT 0 100
1) "job:unlock:order:88"

处理一个删一个：

127.0.0.1:6379> ZREM delay:tasks job:unlock:order:88
(integer) 1

本站的应用：判题超时后自动把任务标记为失败、解锁超时未支付占用的名额。

步骤 7：滑动窗口限流（更平滑）

把每次请求的时间戳（毫秒）当分数，成员用「时间戳+随机数」保证唯一：

127.0.0.1:6379> ZADD ratelimit:slide:user:1001 1760000000000 req:1
(integer) 1

每次请求先删掉 10 秒窗口外的旧记录，再统计当前数量：

127.0.0.1:6379> ZREMRANGEBYSCORE ratelimit:slide:user:1001 -inf 1759999990000
(integer) 0
127.0.0.1:6379> ZCARD ratelimit:slide:user:1001
(integer) 1

数量 < 5 才放行，然后给键设一个略大于窗口的 TTL 兜底。相比第 2 课的固定窗口，它在任何时刻都严格保证「最近 10 秒不超过 5 次」。

讲清楚要点

1. 成员唯一，分数可重复：同成员重复 ZADD 默认是更新分数；同分按成员字典序排序，排名确定。
2. 三组坐标别混淆：0 9 是按排名（index）取，BYSCORE 800 +inf 是按分数取；还有 BYLEX 用于同分下按字典序取。REV 表示反向。
3. ZREVRANK 返回 0 基名次：业务展示要 +1，这是最常见的小坑。
4. 范围删除很常用：ZREMRANGEBYSCORE、ZREMRANGEBYRANK 用来清窗口、裁剪榜单。
5. ZUNIONSTORE/ZINTERSTORE 是多榜融合的利器：权重和聚合方式让一张总榜可以表达复杂规则。
6. 分数是双精度浮点：能存整数也能存小数，但极大整数有精度上限；纯整数场景放心用。

你可能会懵的地方

• 同分的两个人谁排前面？ 分数相同时按成员名的字典序排列（ZRANGE 升序下小的在前）。想让先达到该分数的人排前面，成员里带时间戳信息，或额外维护「达到时间」参与排序。

• ZADD 更新分数后排名为什么立刻就对？ 因为跳表始终维持有序，更新即调整位置，不需要重排，查询天然就是最终顺序。

• 周榜清零用什么方式最稳？ 低峰期直接 DEL 最简单；怕瞬间冷启动可以提前创建新榜再改名。注意 DEL 一个百万元素大键会短暂阻塞，可用 UNLINK 异步删除。

• 成员该存什么？ 存用户 ID（字符串），榜单读出后再查用户信息；不要把昵称塞进成员，昵称改了榜就对不上人。

• ZSET 做延时任务有什么不足？ 任务取出到删除之间消费者宕机可能丢任务（和 List 类似），且没有分片消费机制。海量延时任务建议换专业延时队列或 Stream，ZSET 适合中小规模。

错法对照

错法	问题	正解
每次查榜 ORDER BY 数据库	高频排序拖慢主库	ZSET 维护实时榜
ZREVRANK 结果直接当名次显示	0 基下标，第一名显示成第 0	展示时 +1
成员存昵称	昵称变更导致榜单失联	成员存不变的用户 ID
大榜用 DEL 清	短暂阻塞主线程	用 UNLINK 异步删
滑动窗口只 ZADD 不删旧记录	键无限增长	先 ZREMRANGEBYSCORE 清窗口外
分数当字符串传 "10分"	报浮点解析错误	分数只传数字

卡点急救

1. ZSCORE 返回 nil：成员不在榜里（新用户还没得分），按 0 分处理即可，别当成系统错误。
2. 榜单人数异常多/少：检查周榜是否按时清理、成员命名是否统一（user:1001 和 1001 会被当成两个人）。
3. ZUNIONSTORE 结果不符合预期：核对参与键的数量与 WEIGHTS 个数是否一致，以及 AGGREGATE 是否选反（SUM/MAX）。

面试常问

• ZSET 为什么既能快速查分又能有序取范围？ 哈希表支持成员到分数的 O(1) 查询，跳表支持按分数的 O(log N) 定位与范围遍历，双结构各取所长。

• 如何设计排行榜？周榜如何重置？ ZSET 成员为用户 ID、分数为积分；ZINCRBY 更新，ZRANGE REV 取榜，ZREVRANK 查名次。周榜单独一个键，定时 DEL/UNLINK 后按需重建；总分榜长期保留，多榜融合用 ZUNIONSTORE 加权。

• ZSET 怎么做滑动窗口限流？ 成员为每次请求的唯一 ID、分数为时间戳；请求时先移除窗口外旧成员，ZCARD 判断是否超限，再放行并补 TTL 兜底。

自测三问

1. 写出「取课程周榜前三名及其分数」和「查 user:1001 的名次」的命令。
2. 周榜清零为什么推荐 UNLINK 而不是 DEL？
3. 用 ZSET 实现「最近 10 秒最多 5 次」限流，至少需要哪三条命令？

小结一句话

ZSET 用「唯一成员 + 实时有序的分数」把排行榜、排名查询、延时任务和滑动窗口限流统一成一套范围操作，是 Redis 业务表现力最强的结构。

延伸

• Sorted Set 命令文档
• 跳表介绍
• 下一课：Stream / Geo / HyperLogLog——可靠消息、附近的题与海量 UV。