Redis：List 类型 内部实现、命令及应用场景
Redis 中的 List（列表）类型是一种有序的数据结构，它可以存储多个字符串元素，并且这些元素按照插入顺序排列。可以将它理解为一个双向链表，支持在链表的两端进行快速的插入和删除操作。它允许元素重复，并且可以在列表的头部（左侧）或尾部（右侧）进行元素的添加和移除。
内部实现
压缩列表（ziplist）
- 结构：是一种紧凑的连续内存块数据结构。它将列表元素依次存储，每个节点包含前一节点长度、当前节点长度和节点值等信息。
- 优点：内存利用率高，没有额外指针开销，适合存储少量小元素列表，能有效节省内存。
- 缺点：插入和删除元素时，可能需要移动大量数据，时间复杂度为 O (n)；查找元素也需遍历，效率低。
双向链表
- 结构：由多个节点组成，每个节点包含数据、指向前一个节点的指针和指向后一个节点的指针。
- 优点：在链表两端进行插入和删除操作非常高效，时间复杂度为 O (1)，适合频繁插入和删除的场景。
- 缺点：每个节点需要额外的指针来维护链表结构，内存开销大；且节点在内存中不连续存储，可能导致内存碎片化。
在Redis3.2版本之后，List数据类型底层数据结构就只由quicklist实现了，替代了双向链表和压缩列表。
快速列表（quicklist）
- 结构：结合了压缩列表和双向链表的优势。它是一个由多个压缩列表作为节点组成的双向链表。
- 优点：既保持了在链表两端快速插入和删除的特性，又通过压缩列表存储元素节省了内存，减少了内存碎片化问题。
- 缺点：结构相对复杂，在某些复杂操作时可能存在一定额外开销。
常用命令
添加
LPUSH
lpush key element [element ...]
- 头插元素到
list中，如果key不存在就创建，返回插入操作后列表的新长度。
LPUSHX
lpushx key element [element ...]
- 当列表键已经存在时头插元素到
list中。
RPUSH
rpush key element [element ...]
- 尾插元素到
list中，如果key不存在就创建，返回插入操作后列表的新长度。
RPUSHX
rpushx key element [element ...]
LINSERT
linsert key before|after pivot element
- 在列表里指定元素的前面或后面插入新元素。若操作成功，返回插入新元素后列表的长度；若指定的
key不存在，返回 0；若pivot元素未在列表中找到，返回 -1。 - 参数：
-
BEFORE或者AFTER：表明插入位置是在指定元素的前面还是后面。 -
pivot：为列表中作为参考的元素。 -
element：是要插入到列表中的新元素。
-
查找
LRANGE
lrange key start stop
- 获取
[start, end]的闭区间范围的list元素，支持负数下标。
LINDEX
lindex key index
- 获取指定下标的元素，并返回，支持负数下标。
LLEN
llen key
- 获取
list的长度，并返回，如果不存在则返回0。
删除
LPOP
lpop key [count]
- 头删
list元素，返回删除的元素，若列表为空则返回nil。
RPOP
rpop key [count]
- 尾删
list元素，返回删除的元素，若列表为空则返回nil。
LREM
lrem key count element
-
删除
count个element元素。 -
当
count > 0时，从左往右，移除count个与value相等的元素。 -
当
count < 0时，从右往左，移除|count|个与value相等的元素。 -
当
count = 0时，移除列表中所有与value相等的元素。
LTRIM
ltrim key start stop
- 只保留
[start, stop]闭区间内部的元素，其余的元素全部删除。
修改
LSET
lset key index element
- 将指定位置的元素替换为新值。若
key不存在或者索引超出列表范围，会返回错误。
阻塞命令
在 Redis 中，阻塞命令是指那些会使客户端在一定条件下暂停执行，等待特定事件发生后才继续执行的命令。
特点：
- 暂停执行：当客户端发送阻塞命令后，如果当前条件不满足立即执行的要求，客户端就会被阻塞，线程会被挂起，不再继续执行后续的命令，直到满足特定条件。
- 等待事件触发：阻塞命令会一直等待某个特定事件的发生，例如有新元素加入列表（如
BLPOP和BRPOP等待列表中有元素可弹出）、达到指定的超时时间等。一旦这些事件发生，阻塞状态就会被解除，客户端继续执行后续操作。 - 原子性：阻塞命令通常是原子操作，即要么整个命令执行成功，要么由于阻塞条件不满足而不执行任何操作，不会出现部分执行的情况，保证了数据的一致性和完整性。
作用：
- 实现消息队列和任务队列：在构建消息队列或任务队列时，生产者将任务或消息放入列表，消费者使用阻塞命令从列表中获取任务。消费者在没有任务时会阻塞等待，避免了轮询带来的资源浪费，当有新任务加入时，消费者能及时被唤醒并处理任务。
- 协调分布式系统中的操作：在分布式系统中，多个节点可能需要协调操作。阻塞命令可以用于实现节点之间的同步，例如一个节点等待另一个节点完成某个操作后再继续执行，通过阻塞等待可以确保操作的顺序和一致性。
BLPOP
blpop key [key ...] timeout
- 读取并删除
list头部元素，如果没有元素则陷入阻塞。
BRPOP
brpop key [key ...] timeout
- 读取并删除
list头部元素，如果没有元素则陷入阻塞。
应用场景
消息队列：List 类型非常适合实现消息队列。生产者可以使用 RPUSH 命令将消息添加到列表的尾部，消费者使用 LPOP 命令从列表的头部获取消息，实现先进先出（FIFO）的消息处理机制。
最新消息列表：可以使用 LPUSH 命令将最新的消息添加到列表的头部，然后使用 LRANGE 命令获取最新的几条消息。例如，在社交应用中，可以使用 List 存储用户的最新动态。
合实现消息队列。生产者可以使用 RPUSH 命令将消息添加到列表的尾部，消费者使用 LPOP 命令从列表的头部获取消息，实现先进先出（FIFO）的消息处理机制。
最新消息列表：可以使用 LPUSH 命令将最新的消息添加到列表的头部，然后使用 LRANGE 命令获取最新的几条消息。例如，在社交应用中，可以使用 List 存储用户的最新动态。
任务队列：可以使用 List 作为任务队列。任务生产者将任务添加到列表中，任务消费者从列表中获取任务并执行。