本文来说下Redis数据结构之列表

文章目录

概述
Redis关于列表的命令
相关命令
- 添加命令
- - 从右边插入元素
  - 从左边插入元素
  - 向某个元素前或者后插入元素
- 查询命令
- - 获取指定范围内的元素列表
  - 获取列表指定索引下标的元素
  - 获取列表长度
- 删除命令
- - 从列表左侧弹出元素
  - 从列表右侧弹出元素
  - 删除指定元素
  - 按照索引范围修剪列表
- 修改命令
- - 修改指定索引下标的元素
- 其他操作命令
内部编码
- ziplist（压缩列表）
- linkedlist（链表）
应用场景
- 消息队列
- 文章列表
- 其他场景
本文小结

概述

列表（list）类型是用来存储多个 有序的 字符串。在 Redis 中，可以对列表的两端进行 插入（push）和弹出（pop）操作，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角色，在实际开发上有很多应用场景。

如图所示，a、b、c、d、e 五个元素从左到右组成了一个有序的列表，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。

列表的插入和弹出操作

列表的获取、截取和删除操作

Redis关于列表的命令

官网： https://redis.io/commands#list

相关命令

下面将按照对列表的5种 操作类型 对命令进行介绍：

添加命令

从右边插入元素

rpush key value [value …]

下面代码从右向左插入元素 c、b、a：

127.0.0.1:6379> rpush mylist c b a
(integer) 3

lrange 0 -1 命令可以从左到右获取列表的所有元素：

127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "c"
2) "b"
3) "a"
127.0.0.1:6379>

从左边插入元素

lpush key value [value …]

使用方法和 rpush 相同，只不过从左侧插入，这里不再赘述。

向某个元素前或者后插入元素

linsert key before|after pivot value

linsert 命令会从列表中找到第一个等于 pivot 的元素，在其前（before）或者后（after）插入一个新的元素 value，例如下面操作会在列表的元素 b 前插入 redis：

127.0.0.1:6379> linsert mylist before b redis
(integer) 4

返回结果为 4，代表当前列表的长度，当前列表变为：

127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "c"
2) "redis"
3) "b"
4) "a"
127.0.0.1:6379>

查询命令

获取指定范围内的元素列表

lrange key start stop

lrange 操作会获取列表指定索引范围所有的元素。

索引下标有两个特点：

其一，索引下标从左到右分别是 0 到 N-1，但是从右到左分别是 -1 到 -N。
其二，lrange 中的 end 选项包含了自身，这个和很多编程语言不包含 end 不太相同。

从左到右获取列表的第 2 到第 4 个元素，可以执行如下操作：

127.0.0.1:6379> lrange mylist 1 3
1) "redis"
2) "b"
3) "a"

从右到左获取列表的第 1 到第 3 个元素，可以执行如下操作：

127.0.0.1:6379> lrange mylist -3 -1
1) "redis"
2) "b"
3) "a"
127.0.0.1:6379>

获取列表指定索引下标的元素

lindex key index

例如当前列表最后一个元素为 a：

127.0.0.1:6379> lindex mylist -1
"a"
127.0.0.1:6379>

获取列表长度

llen key

例如，下面示例当前列表长度为 4：

127.0.0.1:6379> llen mylist
(integer) 4
127.0.0.1:6379>

删除命令

从列表左侧弹出元素

lpop key

如下操作将列表最左侧的元素 c 弹出，弹出后列表变为 redis、b、a。

127.0.0.1:6379> lpop mylist
"c"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "redis"
2) "b"
3) "a"
127.0.0.1:6379>

从列表右侧弹出元素

rpop key

它的使用方法和 lpop 是一样的，只不过从列表右侧弹出元元素。

127.0.0.1:6379> lpop mylist
"redis"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "b"
2) "a"
127.0.0.1:6379>

删除指定元素

lrem key count value

lrem 命令会从列表中找到等于 value 的元素进行删除，根据 count 的不同分为三种情况：

count > 0：从左到右，删除最多 count 个元素。
count < 0：从右到左，删除最多 count 绝对值个元素。
count = 0，删除所有。

例如向列表从左向右插入 5 个 a，那么当前列表变为 “a a a a a b a”，下面操作将从列表左边开始删除 4 个为 a 的元素：

127.0.0.1:6379> rpush mylist a a a a a
(integer) 7
127.0.0.1:6379> lrem mylist 4 a
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "b"
2) "a"
3) "a"
127.0.0.1:6379>

按照索引范围修剪列表

127.0.0.1:6379> ltrim mylist 1 3
OK
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "a"
2) "a"
127.0.0.1:6379>

修改命令

修改指定索引下标的元素

修改指定索引下标的元素：

lset key index newValue

下面操作会将列表 mylist 中的第 2 个元素设置为 mysql：

127.0.0.1:6379> lset mylist 1 mysql
OK
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "a"
2) "mysql"
127.0.0.1:6379>

其他操作命令

有关列表的基础命令已经介绍完了，下表是相关命令的时间复杂度：

内部编码

列表类型的内部编码有两种：

ziplist（压缩列表）

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值都小于 list-max-ziplist-value 配置时（默认 64 字节），Redis 会选用 ziplist 来作为列表的内部实现来减少内存的使用。

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。

应用场景

消息队列

通过 Redis 的 lpush + brpop 命令组合，即可实现阻塞队列。如图所示：

生产者客户端使用 lrpush 从列表左侧插入元素，多个消费者客户端使用 brpop 命令阻塞式的 “抢” 列表尾部的元素，多个客户端保证了消费的负载均衡和高可用性。

文章列表

每个用户有属于自己的文章列表，现需要分页展示文章列表。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。

每篇文章使用哈希结构存储，例如每篇文章有 3 个属性 title、timestamp、content：

hmset acticle:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxx
hmset acticle:2 title yy timestamp 1476536196 content yyyy
...
hmset acticle:k title kk timestamp 1476512536 content kkkk

向用户文章列表添加文章，user:{id}:articles 作为用户文章列表的键：

lpush user:1:acticles article:1 article:3 article:5
lpush user:2:acticles article:2 article:4 article:6
...
lpush user:k:acticles article:7 article:8

分页获取用户文章列表，例如下面伪代码获取用户 id=1 的前 10 篇文章：

articles = lrange user:1:articles 0 9
for article in {articles}hgetall {article}

使用列表类型保存和获取文章列表会存在两个问题：

第一：如果每次分页获取的文章个数较多，需要执行多次 hgetall 操作，此时可以考虑使用 Pipeline 进行批量获取，或者考虑将文章数据序列化为字符串类型，使用 mget 批量获取。

第二：分页获取文章列表时， lrange 命令在列表两端性能较好，但是如果列表较大，获取列表中间范围的元素性能会变差。此时可以考虑将列表做二级拆分，或者使用 Redis 3.2 的 quicklist 内部编码实现，它结合 ziplist 和 linkedlist 的特点，获取列表中间范围的元素时也可以高效完成。

其他场景

实际上列表的使用场景很多，具体可以参考如下：

命令组合	对应数据结构
lpush + lpop	Stack（栈）
lpush + rpop	Queue（队列）
lpush + ltrim	Capped Collection（有限集合）
lpush + brpop	Message Queue（消息队列）

本文小结

本文详细介绍了Redis中的列表这种数据结构。

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