基于Redis ZSet与浏览器指纹的在线人数统计方案与Java实现

在线人数统计是Web应用中常见的需求，用于实时反映网站的活跃用户数量。实现这一功能有多种方式，本文将介绍一种基于Redis有序集合（ZSet）的经典实现方案，其核心依赖于四个关键命令：zadd、zrangeByScore、zremrangeByScore 和 zrem。

实现步骤

1. 如何认定用户是否在线？

识别用户是否在线主要取决于网站类型：

• 需要登录的网站：通常根据用户的身份令牌（Token）是否有效来判断。
• 公开的、无需登录的网站：则需要创建一套规则来识别独立访客。常见方式有IP地址、设备ID（DeviceId）或浏览器指纹。其中，浏览器指纹是更推荐的方案。

浏览器指纹通过组合多项信息来生成一个相对唯一的访客标识，包括：用户代理字符串（User-Agent）、HTTP请求头、屏幕分辨率、时区、语言设置、浏览器插件列表等。我们可以使用现成的JavaScript库（如FingerprintJS）来简化采集和生成过程。

示例代码如下：

// 安装：npm install @fingerprintjs/fingerprintjs
// 使用示例：
import FingerprintJS from '@fingerprintjs/fingerprintjs';

// 初始化指纹JS库
FingerprintJS.load().then(fp => {
  // 获取访客ID
  fp.get().then(result => {
    const visitorId = result.visitorId;
    console.log(visitorId);
  });
});

获取到唯一ID后，可将其置于Cookie或请求头中传递给后端，后端便可根据此ID标识用户。

2. ZADD命令：添加在线用户

ZADD命令用于向有序集合中添加成员，并为其指定一个分数（Score）。其基本语法为：ZADD key score member。

在在线人数统计场景中，我们可以将用户令牌（或浏览器指纹ID）作为member，将其过期时间的时间戳作为score。每次用户活动（如登录、访问）时，都执行一次添加操作。

// expireTimeout为用户令牌的过期时长（秒）
LocalDateTime expireTime = LocalDateTime.now().plusSeconds(expireTimeout);
String expireTimeStr = DateUtil.formatFullTime(expireTime);
// 将用户token添加到名为"user.active"的有序集合中，分数为过期时间戳
redisService.zadd("user.active", Double.parseDouble(expireTimeStr), userToken);

此方案的巧妙之处在于，如果同一用户重复登录，新的记录会以更新的分数（过期时间）覆盖旧记录，从而保证集合中每个用户只保留最新的在线状态。

3. ZRANGEBYSCORE命令：查询在线人数

ZRANGEBYSCORE命令用于获取有序集合中分数在指定区间内的所有成员。语法为：ZRANGEBYSCORE key min max。

要查询当前所有在线用户，只需查询分数大于等于当前时间戳的成员即可。

// 获取当前时间戳
String now = DateUtil.formatFullTime(LocalDateTime.now());
// 查询分数在[now, +inf]区间的所有用户
Set<String> userOnlineStringSet = redisService.zrangeByScore("user.active", now, "+inf");

userOnlineStringSet的大小即为当前的在线人数。

4. ZREMRANGEBYSCORE命令：定时清理过期用户

有序集合不会自动删除过期的成员，因此需要一个定时任务来清理。ZREMRANGEBYSCORE命令可以删除分数在指定区间内的所有成员。语法为：ZREMRANGEBYSCORE key min max。

定时任务可以定期执行以下逻辑，清理已过期的用户记录：

// 获取当前时间戳
String now = DateUtil.formatFullTime(LocalDateTime.now());
// 删除分数在[-inf, now)区间（即已过期）的所有用户
redisService.zremrangeByScore("user.active", "-inf", now);

这个操作是保障数据准确性的关键，防止已离线用户仍被计入统计。此类定时清理任务正是后端服务中常见的维护操作。

5. ZREM命令：用户主动退出时删除

当用户主动退出登录时，应立即将其从在线集合中移除。ZREM命令用于删除指定的一个或多个成员。语法为：ZREM key member [member ...]。

// 用户退出时，直接删除其对应的token记录
redisService.zrem("user.active", userToken);

这样可以确保用户体验的一致性，即主动退出后立即从在线名单中消失。

小结

本方案的核心思路是：创建一个以“在线用户集合”为Key的Redis有序集合，以用户标识为Member，以其会话的过期时间戳为Score。通过ZADD记录或刷新用户在线状态，通过ZRANGEBYSCORE查询在线用户列表，通过ZREMRANGEBYSCORE定时清理过期数据，通过ZREM处理主动退出。方案逻辑清晰，利用Redis有序集合的特性高效实现了在线人数统计功能，在多种业务场景下都具备良好的实用性和扩展性。