[Redis][List]详细讲解

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0.前言

• 列表类型是⽤来存储多个有序的字符串，相当于数组/顺序表

  • 内部实现类似于”双端队列“(deque)

• 列表中的每个字符串称为元素(element)，⼀个列表最多可以存储$2^{32}-1$个元素

• 在Redis中，可以对列表两端插⼊(push)和弹出(pop)，还可以获取指定范围的元素列表、 获取指定索引下标的元素等
  

  

• 列表是⼀种⽐较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的⻆⾊，在实际开发上有很多应⽤场景

• 列表类型的特点：

  • 列表中的元素是有序的：这意味着可以通过索引下标获取某个元素或者某个范围的元素列表
  • 区分获取和删除的区别：rem是删除，会导致列表的长度改变，index是获取元素，列表长度不会变化
  • 列表中的元素是允许重复的，而hash这样的类型，field是不能重复的
    

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1.常用命令

1.LPUSH / RPUSH

• 功能：将一个或者多个元素从左侧(头插) / 右侧(尾插)放入到list中
  • 注意：是按照键入在命令中的顺序，从左向右将命令中的元素插入到list中的
    • 例如：LPUSH key 1 2 3 4，那么最后list呈现的结果为：4 3 2 1
• 语法：LPUSH/RPUSH key element [element ...]
• 返回值：插入后list的长度
• 时间复杂度：只插入一个元素为$O(1)$，插入多个元素为$O(N)$，N为插入元素个数

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2.LPUSHX / RPUSHX

• 功能：在key存在时，将⼀个或者多个元素从左侧(头插) / 右侧(尾插)放⼊到list中，不存在，直接返回
• 语法：LPUSHX/RPUSHX key element [element ...]
• 返回值：插入后list的长度
• 时间复杂度：只插入一个元素为$O(1)$，插入多个元素为$O(N)$，N为插入元素个数

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3.LRANGE

• 功能：获取从start到end区间的所有元素，左闭右闭，下标支持负数
• 语法：LRANGE key start stop
• 返回值：指定区间的元素
• 时间复杂度：$O(N)$
• 注意：Redis会尽可能地获取到给定区间的元素，如果给定区间非法，比如超出下标，就会尽可能地获取到对应的内容
  • Redis对于下标越界地处理方式类似于Python的切片操作

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4.LPOP / RPOP

• 功能：从list左侧取出元素(头删) / 右侧取出元素(尾删)
• 语法：LPOP/RPOP key
• 返回值：取出的元素或者nil
• 时间复杂度：$O(1)$

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5.LINDEX

• 功能：获取从左数第index位置的元素
• 语法：LINDEX key index
• 返回值：取出的元素或者nil
• 时间复杂度：$O(N)$

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6.LINSERT

• 功能：在特定位置插入元素
• 语法：LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element
• 返回值：插入后的list长度
• 时间复杂度：$O(N)$，N表示列表的长度
• 注意：LINSERT进行插入的时候，要根据基准值，找到对应的位置，从左往右找，找到第一个符合基准值的位置即可

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7.LLEN

• 功能：获取list长度
• 语法：LLEN key
• 返回值：list的长度
• 时间复杂度：$O(1)$

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8.LREM

• 功能：删除元素
• 语法：LREM key count element
  • count：要删除的个数
    • count > 0：从头向尾删
    • count < 0：从尾向头删
    • count = 0：删除全部元素
  • element：要删除的值
• 返回值：删除元素的个数
• 时间复杂度：$O(N+M)$，N为list的长度，M为要删除元素的个数

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9.LTRIM

• 功能：保留[start, stop区间内的元素，区间外面的元素就直接被删除了
• 语法：LTRIM key start stop
• 时间复杂度：$O(N)$，N为要删除元素的个数

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10.LSET

• 功能：根据下标，修改元素
• 语法：LSET key index element
• 时间复杂度：$O(N)$

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2.阻塞版本命令

0.是什么？

• blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本，和对应⾮阻塞版本的作⽤基本⼀致，除了：
  • 在列表中有元素的情况下，阻塞和⾮阻塞表现是⼀致的
    • 但如果列表中没有元素，⾮阻塞版本会立即返回nil
    • 但阻塞版本会根据timeout，阻塞⼀段时间，期间Redis可以执⾏其他命令，但要求执 ⾏该命令的客⼾端会表现为阻塞状态
  • 命令中如果设置了多个键，那么会从左向右进⾏遍历键，⼀旦有⼀个键对应的列表中可以弹出元素，命令⽴即返回
  • 如果多个客⼾端同时对⼀个键执⾏pop，则最先执⾏命令的客⼾端会得到弹出的元素
• 阻塞版本的blpop和非阻塞版本lpop的区别：

  • 列表不为空时：
    

  • 列表为空时，且5秒内没有新元素加入：
    

  • 列表为空时，且5秒内有新元素加入：
    

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1.BLPOP / BRPOP

• 功能：LPOP / RPOP的阻塞版本
• 语法：`BLPOP/BRPOP key [key …] timeout
• 返回值：取出的元素或者nil
• 时间复杂度：$O(1)$

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3.内部编码(旧版本，仅供参考)

1.ziplist(压缩链表)

• 当列表的元素个数⼩于list-max-ziplist-entries配置(默认512个)，同时列表中每个元素的⻓度都⼩于list-max-ziplist-value配置(默认64字节)时，Redis会选⽤ziplist来作为列表的内部编码实现来减少内存消耗

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2.linkedlist(链表)

• 当列表类型⽆法满⾜ziplist的条件时，Redis会使⽤linkedlist作为列表的内部实现

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3.quicklist(快速链表) -> (现行方案)

• 相当于是链表和压缩列表的结合：整体还是一个链表，链表的每个节点，是一个压缩列表
• 每个压缩列表，都不让它太大，同时再把多个压缩列表通过链式结构连起来

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4.使用场景

1.消息队列

• Redis可以使⽤lpush + brpop命令组合实现经典的阻塞式⽣产者-消费者模型队列， ⽣产者客⼾端使⽤lpush从列表左侧插⼊元素，多个消费者客⼾端使⽤brpop命令阻塞式地从队列中 "争抢"队⾸元素。通过多个客⼾端来保证消费的负载均衡和⾼可⽤性
  

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2.分频道的消息队列

• Redis同样使⽤lpush + brpop命令，但**通过不同的键模拟频道的概念，不同的消费者可以通过brpop不同的键值，实现订阅不同频道的理念**
  

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3.微博 Timeline

• 每个⽤⼾都有属于⾃⼰的Timeline(微博列表)，现需要分⻚展⽰⽂章列表。此时可以考虑使⽤列表，因为列表不但是有序的，同时⽀持按照索引范围获取元素
• 每篇微博使⽤哈希结构存储，例如微博中3个属性：title、timestamp、content：

  hmset mblog:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
  ...
  hmset mblog:n title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
  

• 向⽤⼾Timeline添加微博，user::mblogs作为微博的键：

  lpush user:1:mblogs mblog:1 mblog:3
  ...
  lpush user:k:mblogs mblog:9
  

• 分⻚获取⽤⼾的Timeline，例如获取⽤⼾1的前10篇微博：

  keylist = lrange user:1:mblogs 0 9
  for key in keylist
  {hgetall key
  }
  

• 此⽅案在实际中可能存在两个问题：
  • 1+n问题：如果每次分⻚获取的微博个数较多，需要执⾏多次hgetall操作，此时可以考虑使⽤pipeline(流⽔线)模式批量提交命令，或者微博不采⽤哈希类型，⽽是使⽤序列化的字符串类型，使⽤mget获取
  • 分裂获取⽂章时，lrange在列表两端表现较好，获取列表中间的元素表现较差，此时可以考虑将列表做拆分